一种表面增强拉曼散射纳米传感薄膜及其制备方法和其在黄曲霉素检测中的应用技术

本发明专利技术属于高分子材料技术领域，具体涉及一种表面增强拉曼散射纳米传感薄膜及其制备方法和在黄曲霉素检测中的应用。表面增强拉曼散射纳米传感薄膜的制备方法包括以下步骤：S1将多元醇滴加至含催化剂的二异氰酸酯中，经反应获得预聚物；S2在所述预聚物中加入二元醇和丙酮，经反应获得聚氨酯；S3将聚氨酯、N,N

【技术实现步骤摘要】
一种表面增强拉曼散射纳米传感薄膜及其制备方法和其在黄曲霉素检测中的应用


[0001]本专利技术属于高分子材料
，具体涉及一种表面增强拉曼散射纳米传感薄膜及其制备方法和在黄曲霉素检测中的应用。

技术介绍

[0002]黄曲霉毒素(AF)及其产生菌在自然界中分布广泛，谷物和油料作物的种子及加工产品、干鲜果品、调味品、烟草、乳及乳制品、肉类、鱼虾类和动物饲料中均能检出黄曲霉素，花生和玉米最容易污染。黄曲霉毒素能通过食料转移到动物的乳汁、肝、肾并在肌肉组织中积留。黄曲霉毒素属于超剧毒物质，其中B1是目前已知致癌物质中致癌性最强烈的，能诱发动物肝癌，对某些动物能引起急性中毒致死。因此，开发能够有效检测微量黄曲霉素浓度的灵敏分析工具具有重要意义。同时，发展能够大量制备、快速便捷、低成本、简单可靠的方法，也是当前有毒物质检测领域的研究热点。
[0003]表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering,SERS)是一类可实现痕量待测物质无标记高灵敏度检测的新型光谱技术，在环境监测、食品安全、生物医药等领域具有广阔的应用前景。近年来，通过在有机高分子、纸张及棉纤维等多种柔性基底上构建不同种类的等离子体纳米结构所形成的柔性SERS传感器，因具有可规模化制备及可实现多种复杂曲面的共形检测的优势，而受到越来越多研究者的关注。尽管前人已开展大量针对柔性SERS传感器表面等离子体纳米结构的研究工作，但涉及聚合物基底对柔性SESR纳米传感器检测性能影响的研究则极为有限，现有技术中尚缺少能够快速、大批量构建、按需求调控且适于制备柔性SESR传感的聚合物基底。亟需对聚合物基底以及其对SESR检测的影响进行研究，研发一种能够快速、大量制备的用于黄曲霉素检测的SERS纳米传感器，以满足对黄曲霉毒素的检测需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术意在提供一种表面增强拉曼散射纳米传感薄膜的制备方法，以解决现有技术中缺少能够快速、大量制备的用于黄曲霉素检测的SERS纳米传感器的技术问题。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种表面增强拉曼散射纳米传感薄膜的制备方法，包括以下依次进行的步骤：
[0007]S1：将多元醇滴加至含催化剂的二异氰酸酯中，经反应获得预聚物；
[0008]S2：在所述预聚物中加入二元醇和溶剂，经反应获得聚氨酯；
[0009]S3：将聚氨酯分散于混合溶剂中，获得聚氨酯溶液；
[0010]S4：以聚氨酯溶液为原料进行静电纺丝，获得的聚氨酯纺丝膜；
[0011]S5：通过物理气相沉积，在聚氨酯纺丝膜上形成银层，获得表面增强拉曼散射纳米传感薄膜。
[0012]本方案还提供了一种表面增强拉曼散射纳米传感薄膜，聚氨酯纺丝膜和沉积在聚
氨酯纺丝膜上的银层，所述银层的厚度为5
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15nm；所述聚氨酯纺丝膜的合成原料包括质量比为10
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14：6.9
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10.3：0.53
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1.8的多元醇、二异氰酸酯和二元醇。
[0013]本方案的原理及优点是：
[0014]本专利技术提供的一种用于黄曲霉素检测的表面增强拉曼散射(SERS)纳米传感薄膜的制备方法，首先，通过调整聚氨酯的软硬段含量，得到不同分子量的聚氨酯基质。将不同分子量的聚氨酯基质通过静电纺丝制备得到不同表面形貌的纳米纤维膜。最后，通过物理气相沉积在纺丝膜表面沉积超薄银层，最终制备成表面增强拉曼散射(SERS)纳米传感薄膜。
[0015]聚氨酯(PU)作为一种典型的多嵌段聚合物，具有灵活多变的分子结构可设计性，可通过调节二异氰酸酯、低聚物二元醇以及扩链剂的种类和比例，对聚氨酯化学结构、聚集态结构及功能性质进行灵活调控，进而在柔性纳米光学传感器领域表现出广泛的应用前景。然而，在聚氨酯上沉积银层，制备表面增强拉曼散射薄膜，尚属首次尝试。如何能够实现成功制备以及获得理想的检测效果，是本技术方案获得成功的关键所在。专利技术人进行了大量的研究，发现聚氨酯的分子量和硬段含量对于本技术方案非常关键，适当的参数选择(质量比为10
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14：6.9
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10.3：0.53
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1.8的多元醇、二异氰酸酯和二元醇，最优为12：8.6：1.1)才能保证静电纺丝有效形成纳米纤维膜，以及保证静电纺丝膜的纳米级微观结构在气相沉积过程中不会被破坏，这样才能作为合适的原料通过静电纺丝和气相沉积制备出满足检测要求的柔性SERS基底。另外，银层的厚度也对拉曼强度产生关键影响，适当的银层的厚度(5
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15nm，最优为10nm)才能保证较为理想的最低检测限。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0017](1)通过调控合成组分得到不同分子量大小和分散指数的聚氨酯基质，通过静电纺丝能够得到不同表面形貌的纺丝膜。
[0018](2)通过静电纺丝制备聚氨酯纺丝膜作为基底，此方法能够快速、大批量的制备用于构建SERS传感器的纳米纤维基膜。
[0019](3)所制备的表面增强拉曼散射(SERS)纳米传感薄膜的检测性能可通过调整聚氨酯基质结构和表面银层厚度进行优化，可以检测低至0.1nM的致癌物黄曲霉毒素。
[0020]进一步，在S1中，所述多元醇包括分子量在650
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2000之间的聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇和聚丙二醇中的至少一种；所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。
[0021]上述种类的多元醇(聚四氢呋喃二醇(PTMG)、聚乙二醇(PEG)、聚丙二醇(PPG))和二异氰酸酯(异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、甲苯二异氰酸酯(TDI)、二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI))，在二月桂酸二丁基锡(DBTDL)的催化下，可以有效形成预聚物，为合成聚氨酯创造条件。
[0022]进一步，在S1中，多元醇和二异氰酸酯的质量比为10
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14：6.9
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10.3；催化剂的质量为二异氰酸酯的0.1％。
[0023]进一步，在S1中，反应温度为70
‑
90℃，反应时间为3小时。上述反应温度和时间保证多元醇和二异氰酸酯充分反应获得预聚物。
[0024]进一步，在S2中，在S1获得的预聚物中，加入0.53
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1.8质量份的二元醇和5份溶剂；
20
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35℃条件下搅拌30min；然后转入聚四氟乙烯模具，置于80℃真空烘箱中真空反应10h，获得聚氨酯。预聚物和二元醇经过扩链反应获得聚氨酯，上述物料用量以及反应条件保证了反应的充分进行。
[0025]进一步，在S2中，所述的二元醇包括乙二醇、丙二醇和1,4
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丁二醇中的至少一种；所述溶剂为丙酮。二元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面增强拉曼散射纳米传感薄膜的制备方法，其特征在于：包括以下依次进行的步骤：S1：将多元醇滴加至含催化剂的二异氰酸酯中，经反应获得预聚物；S2：在所述预聚物中加入二元醇和溶剂，经反应获得聚氨酯；S3：将聚氨酯分散于混合溶剂中，获得聚氨酯溶液；S4：以聚氨酯溶液为原料进行静电纺丝，获得聚氨酯纺丝膜；S5：通过物理气相沉积，在聚氨酯纺丝膜上形成银层，获得表面增强拉曼散射纳米传感薄膜。2.根据权利要求1所述的一种表面增强拉曼散射纳米传感薄膜的制备方法，其特征在于：在S1中，所述多元醇包括分子量在650
‑
2000之间的聚四氢呋喃二醇、聚乙二醇和聚丙二醇中的至少一种；所述二异氰酸酯包括异佛尔酮二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯和二环己基甲烷二异氰酸酯中的至少一种；所述催化剂为二月桂酸二丁基锡。3.根据权利要求2所述的一种表面增强拉曼散射纳米传感薄膜的制备方法，其特征在于：在S1中，多元醇和二异氰酸酯的质量比为10
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14：6.9
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10.3；催化剂的质量为二异氰酸酯的0.1％。4.根据权利要求3所述的一种表面增强拉曼散射纳米传感薄膜的制备方法，其特征在于：在S1中，反应温度为70
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90℃，反应时间为3小时。5.根据权利要求1所述的一种表面增强拉曼散射纳米传感薄膜的制备方法，其特征在于：在S2中，在S1获得的预聚物中，加入0.53
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1.8质量份的二元醇和5份溶剂；20
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35℃条件下搅拌30min；然后转入聚四氟...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾坤，易柯宇，潘聪，胡以国，郑利，
申请(专利权)人：贵州康钦承平生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：