一种用于汗液皮质醇检测的柔性SERS基底及制备方法

本发明属于汗液分析，涉及一种用于汗液皮质醇检测的柔性sers基底及制备方法。

背景技术：

1、当人体压力水平发生变化时，大脑会控制肾上腺皮质释放皮质醇，对能量代谢、电解质平衡、血压在内的各种生理过程进行调节。

2、目前，针对人体皮质醇的检测可以通过采集人体血清、唾液、尿液、汗液等样本实现，传统的皮质醇检测通常是采集静息状态下血清、血浆样本进行检测，这种方法会对实验对象造成一定的疼痛和身体损伤，所以后三种非侵入式的检测方式更容易被大众所接受，已经吸引了研究人员的关注。其中汗液样本容易获得，采样方法无创可靠，且皮质醇水平不易受怀孕状态、使用利尿剂等因素的影响，因此对于皮质醇检测而言，构建针对汗液样本的分析方法对于辅助临床上了解患者的生理心理状态来说是非常有意义的。传统的皮质醇检测技术主要依赖于实验室仪器设备，例如放射免疫分析法、气相色谱-质谱联用法以及酶联免疫吸附实验等，这些方法虽然具有较高的准确度和稳定性，可以较为灵敏的实现生物样本中皮质醇的检测，但因在实际检测中存在成本较高、易受环境因素干扰、分析时间长、步骤复杂、对操作人员要求高等局限性，在临床上和日常中对机体内皮质醇水平的连续快速检测的应用上受到了限制。另外汗液中的皮质醇水平会周期性地变化，这些复杂耗时的检测方法并不能满足即时检测的要求。因此虽然它们具有较高的灵敏度，但在即时检测、便携性方面仍存在一些不足。

3、近些年来，基于光学方法的汗液原位检测传感器逐渐吸引了大家的注意，相比于电化学传感器，光学传感器更易与柔性材料结合开发更舒适的可穿戴设备。基于贵金属纳米颗粒的表面增强拉曼散射光谱由于其高灵敏度、高选择性、操作简单等优点，正迅速成为当今最重要的分析工具之一，近年来已被广泛应用于生物医学检测，环境监测，食品安全检测等领域。由于皮质醇本身具有拉曼特征峰，为利用sers技术检测汗液中的皮质醇提供了可能。传统sers基底通常是在载玻片和硅晶片等刚性基板上沉积贵金属纳米颗粒(金、银、铜等)。这类固态基底在检测具有非平面表面的固体样品时需要进行复杂的预处理，提高了检测的复杂性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决现有技术中固态基底在检测具有非平面表面的固体样品时需要进行复杂的预处理，检测精度低的问题，提供一种用于汗液皮质醇检测的柔性sers基底及制备方法。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明提出的一种用于汗液皮质醇检测的柔性sers基底的制备方法，包括如下步骤：

4、制备尺寸均匀的银纳米三角板ag tnps和聚氯乙烯/苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物pvc/sebs柔性薄膜；

5、根据尺寸均匀的银纳米三角板ag tnps制备ag tnps阵列，将ag tnps阵列转移到pvc/sebs薄膜上，得到柔性ag tnps@pvc/sebs基底；

6、使用皮质醇抗体稀释液修饰柔性ag tnps@pvc/sebs基底后进行干燥，得到柔性sers基底，实现柔性sers基底的制备。

7、优选地，制备尺寸均匀的银纳米三角板ag tnps的方法如下：

8、步骤1、在匀速搅拌下将agno3、na3c6h5o7-2h2o和h2o2依次加入pluronic f127溶液中，得到混合溶液；

9、步骤2、将nabh4注入混合溶液中，反应后进行离心处理，将沉淀物重新分散到na3c6h5o7-2h2o中作为种子；

10、步骤3、将aa、乙腈和种子溶液依次加入h2o中，得到生长液；

11、步骤4、将agno3逐滴加入生长液中，得到的沉淀即为尺寸均匀的银纳米三角板agtnps。

12、优选地，将agno3逐滴加入生长液中，依次进行匀速搅拌、离心处理得到沉淀。

13、优选地，聚氯乙烯/苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物pvc/sebs柔性薄膜的制备方法如下：

14、将pvc-环己酮溶液和sebs-环己烷溶液混合，超声处理后静置直到环己酮和环己烷完全蒸发，获取由pvc和sebs组成的柔性薄膜。

15、优选地，制备pvc/sebs柔性薄膜时，pvc/环己酮：sebs/环己烷比例为2：1。

16、优选地，获取柔性ag tnps@pvc/sebs基底的方法如下：

17、步骤1、将ag tnps转化为pvp稳定的ag tnps；

18、步骤2、取pvp稳定的ag tnps与ch2cl2和水混合，剧烈摇动，静置分层；

19、步骤3、加入正己烷，待到银纳米三角板停止转移后，去除上层正己烷，在水-空气界面形成了一层致密的银纳米三角板薄膜；

20、步骤4、将pvc/sebs柔性薄膜覆盖在自组装银膜上，银膜被转移到聚合物薄膜上，将薄膜取出，置于空气中晾干，得到柔性ag tnps@pvc/sebs基底。

21、优选地，通过搅拌和离心，将ag tnps转化为pvp稳定的ag tnps。

22、优选地，转移次数为4次。

23、优选地，柔性sers基底的获取方法如下：

24、稀释皮质醇抗体溶液，取出皮质醇抗体溶液滴在基底表面，孵育后用pbs和去离子水先后缓慢冲洗基底，再对基底进行干燥，得到柔性sers基底。

25、一种用于汗液皮质醇检测的柔性sers基底，采用上述所述的制备方法制备得到。

26、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

27、本发明提出的一种用于汗液皮质醇检测的柔性sers基底的制备方法，区别于皮质醇的传统检测方法，操作简单，不需要对待测物进行额外的处理，满足实际现场检测中灵敏高效且原位的要求，为皮质醇的便携式检测提供了新思路。具体的，柔性sers基底部分以pvc/sebs柔性薄膜为基板，并且通过将自组装形成的银纳米三角片阵列转移到pvc/sebs薄膜上制备具有sers增强效果的柔性基底。其中pvc/sebs柔性薄膜具有良好的柔韧性，可以实现产品对人体表面的良好贴合。银纳米三角片由于其尖端效应和边缘增强的局域场效应具有优异的sers性能，相较与其他纳米材料如球形、棒状、长枝杈星状及多边形等形貌具有更好的sers增强效果，因此选用ag tnp作为基底的sers活性结构。其中，银三角纳米片尺寸会显著影响sers基底的性能，银纳米片尺寸越小其sers增强活性越好，因此选择面内偶极吸收峰位于520nm左右的ag tnp制备sers基底以取得最优的sers增强效果。选用pvc和sebs作为柔性薄膜的制备材料，相较于单一的pvc薄膜，聚合物薄膜在均匀性、柔韧性、粗糙度等性能方面都有了明显的提升。聚合物薄膜的组分比例对薄膜性能有很大的影响，由于pvc和sebs的溶解度不同，在溶剂蒸发时它们会随机结合，从而导致聚合物薄膜的表面粗糙度增加。在粗糙度更高的表面转移ag tnps单层膜，为sers检测提供了更多的"热点"，从而提供了明显的信号增强。然而，当sebs的比例较高时，粗糙度的尺度可能已经超过了sers检测所需的纳米尺度，sers的强度反而会略有下降。将自组装的银三角纳米片阵列固定在聚氯乙烯/苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(pvc/sebs)膜上制备柔性sers基底。与常用的纳米颗粒沉积法相比，制备纳米颗粒阵列再转移到基底上大大提高了基底的均匀性和sers增强性能，提高了检测结果的准确性。最后该柔性sers基底与医用胶带结合形成的贴片通过与便携式拉曼仪的结合，可以不受实验室大型设备的限制，实现不同应用场景的即时检测。更重要的是，可穿戴和轻质柔性sers基底可以与便携式拉曼设备甚至智能手机结合使用提供可能的现场检测。

28、进一步地，当pvc和sebs的比例为2:1时，制备得到的sers基底的sers增强性能最好。

29、进一步地，采用三相界面自组装的方法将ag tnp在液相界面上排列成规则阵列用于制备柔性sers基底。三相自组装由于界面张力梯度的作用，ag tnps自发地转移至h2o/正己烷的上层界面，形成了紧密的单层膜。

30、进一步地，自组装银膜转移次数对基底增强效果有很大的影响，转移4次得到的柔性sers基底相比与其他转移次数组更均匀，具有最好的sers增强效果。利用拉曼信号分子r6g波峰验证了自组装银膜的转移次数为4次时得到的柔性基底的均匀性和sers增强效果，raman成像区域中峰值强度的相对标准偏差为13.09％，表明ag tnps@pvc/sebs基底具有良好的均匀性。

31、本发明提出的一种用于汗液皮质醇检测的柔性sers基底，基于皮质醇本身具有拉曼特征峰的特点，采用表面增强拉曼原理设计了一种用于汗液皮质醇检测的柔性sers基底，实现了对汗液中皮质醇的特异性检测，不需要对待测物进行额外的处理，满足实际现场检测中灵敏高效且原位的要求，为皮质醇的便携式检测提供了新思路。