【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及具有磁性的纳米金枝材料，尤其是涉及一种用于捕获目标分子的纳米口袋结构及其制备方法和应用。
技术介绍
1、如何快速、灵敏地检测微量毒品对打击毒品犯罪，对于维护社会稳定至关重要。常规的毒品检测分析方法包括气相、液相色谱联用质谱法、核磁共振波谱法、dna适配体传感器、毛细管电泳法或免疫测定等。但传统方法大多存在样品前处理繁琐、检测成本高、耗时长、技术门槛高等问题。因此，开发一种快速、准确、高灵敏度的毒品现场检测方法，对公安禁毒工作具有重要意义。表面增强拉曼散射(surface-enhanced raman scattering，sers)分析技术由于其灵敏度高、便携性好、操作简单等优点，更适合实际的现场毒品检测。
2、需要说明的是，表面增强拉曼散射是一种利用金属纳米材料(如金或银)表面产生的局部表面等离子体共振效应来增强拉曼散射信号的技术。通过在金属纳米颗粒或其表面吸附待测分子，sers显著提高了拉曼散射的强度，使得低浓度的分子也能被检测到。这种增强效应使得sers成为高灵敏度的分析技术，在生物传感、环境监测和材料科学等领域有广泛应用。
3、基于sers的分子检测通常采用贵金属纳米结构作为等离子体光学天线来激发强的局部电磁场增强。主要研究方向集中在制备具有微小纳米间隙的等离子体纳米结构，如纳米粒子组装、二聚体天线和纳米尖端/间隙阵列，通过调节纳米粒子间距来提高sers性能。然而，随着间隙接近量子效应尺度，分析物越来越难进入到等离子体热点区域，将分析物精确定位在尖端区域更加困难，这从根本上限制了se
技术实现思路
1、为此，本申请的实施例中提供了一种用于捕获目标分子的纳米口袋结构及其制备方法和应用，该纳米口袋结构能够构建高灵敏度检测毒品的sers基底，精准的将目标分子捕获到等离子体热点区域，有利于探测极低浓度(10-9m)的毒品分子拉曼散射信号。
2、本申请的实施例中采用如下技术方案：
3、一种用于捕获目标分子的纳米口袋结构，包括作为基底的磁性四氧化三铁颗粒和包覆在基底外的多硅烷醇基团的介孔二氧化硅层；其中，所述介孔二氧化硅孔道中负载有纳米金枝。
4、在该实施方式中，传统sers基底在处理接近量子效应尺度的微小间隙时容易受到限制，目标分子难以准确定位于等离子体热点。本方案通过纳米口袋结构设计，有效解决了这一问题，使得目标分子能够被准确捕获并集中于增强区域。
5、具体的，四氧化三铁(fe3o4)是一种磁性材料，作为基底提供了支持和稳定性。它的磁性特性也可以使得在制备和检测过程中方便地分离和操控纳米结构。包覆在四氧化三铁颗粒外的介孔二氧化硅层，提供了丰富的孔道结构，提供有效的分子捕获位点，能够有效提高目标分子的表面吸附和捕获能力，且多硅烷醇基团增强了介孔二氧化硅与目标分子之间的相互作用，提高了选择性和捕获效率。本实施方式中结合了四氧化三铁的磁性和介孔二氧化硅的高表面积，使得该纳米口袋结构能够高效捕获目标分子，通过优化多硅烷醇基团的功能化，可以进一步提高对特定分子的选择性捕获。而介孔二氧化硅孔道内负载的纳米金枝是引入sers效果的关键。纳米金枝具有独特的形状和高局部电磁场增强能力，能够在其周围形成强大的sers热点。本实施方式中的纳米金枝能够提供足够的热点用于提升sers性能，当目标分子绑定在这些热点处时，会显著增强其拉曼散射信号，从而提高了检测灵敏度，甚至可以检测到非常低浓度的目标分子。
6、本申请纳米口袋结构通过在磁性四氧化三铁颗粒外侧包覆具有多硅烷醇基团的介孔二氧化硅层，并于介孔二氧化硅孔道中负载有纳米金枝，创造了一个高效的sers基底。该纳米口袋结构不仅能够实现对目标分子的高效捕获，还能够增强拉曼信号，提升检测灵敏度。本申请的技术方案在高灵敏度检测应用中展现了显著的优势，特别是在低浓度毒品检测领域展示出其重要应用价值。
7、作为一个可以实现的实施方式，所述磁性四氧化三铁颗粒粒径范围为50～500nm，所述介孔二氧化硅厚度在10～150nm。
8、一些实施例中，所述磁性四氧化三铁颗粒粒径范围为50～100nm、50～200nm、50～400nm、100～200nm、100～400nm、100～500nm、200～400nm、200～500nm、400～500nm。
9、一个具体的实施例中，所述磁性四氧化三铁颗粒粒径可以为500、400、200、100或50nm。
10、一些实施例中，所述介孔二氧化硅厚度在10～30nm、10～40nm、30～40nm、30～150nm、40～150nm。
11、一个具体的实施例中，所述介孔二氧化硅厚度为10nm、30nm、40nm或150nm。
12、在该实施方式中，四氧化三铁颗粒的粒径在50～500nm范围内，可以有效维持其磁性特点。这些颗粒具有超顺磁性，使其在外加磁场的作用下能够迅速吸附目标分子，并在磁场去除后保持悬浮状态，便于后续分离和检测。粒径在50～500nm范围内可以提供良好的表面积与体积比，同时避免了过小粒径导致的难以处理和过大粒径影响的操作便捷性。这个范围内的粒子在介孔二氧化硅层内稳定性好，有助于维持整体结构的稳定性和功能。当这些磁性颗粒作为基底与介孔二氧化硅层和纳米金枝组合时，可以在分子捕获、等离子体增强和信号检测中发挥综合作用。适当的粒径保证了较高的表面活性，同时通过调节粒径可以优化sers性能。具体的，优化的粒径能够有效支持介孔结构与纳米金枝的集成，提升sers的信号强度和检测灵敏度。
13、在10～150nm纳米的厚度下，介孔二氧化硅保持了较好的结构稳定性和机械强度，同时，这种厚度下，孔径分布较为均匀，有助于提高其在吸附目标分子和纳米金枝的集成中的效果。换言之，可通过调节硅层厚度调控捕获目标分子的能力。
14、作为一个可以实现的实施方式，所述磁性四氧化三铁颗粒表面吸附有纳米金胶体颗粒，所述纳米金枝由所述纳米金胶体颗粒作为金种于所述介孔二氧化硅孔道中生长而得。
15、在该实施方式中，纳米金胶体颗粒作为金种，通过溶液中的化学反应沉积在四氧化三铁颗粒的表面。这些胶体颗粒提供了金的起始种子，为后续的金枝生长提供了基核。介孔二氧化硅层被包覆在四氧化三铁颗粒的表面，为金枝的生长提供了一个有序的孔道结构。同时，介孔二氧化硅层的表面可以通过多硅烷醇基团的化学修饰增强其与目标分子的结合能力，同时提供了一种稳定的环境来促进纳米金枝的生长。纳米金胶体颗粒作为金种，在介孔二氧化硅的孔道中通过还原反应进一步生长成纳米金枝。纳米金枝的生长通常通过化学还原过程来实现，其中金离子还原并在金胶体颗粒的表面生长形成纳米枝状结构，例如，在纳米金胶体颗粒表面还原氯金酸进行纳米金枝的生长。这些纳米金枝具有显著的表面等离子体共振效应，可以在其尖端或间隙处形成局部强的电磁场，显著增强表面增强拉曼散射(sers)信号，提高了检测灵敏度。
16、作为一个可以实现的实施方式，所述纳本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于捕获目标分子的纳米口袋结构，其特征在于，包括作为基底的磁性四氧化三铁颗粒和包覆在基底外的多硅烷醇基团的介孔二氧化硅层；其中，所述介孔二氧化硅孔道中负载有纳米金枝。
2.根据权利要求1所述的纳米口袋结构，其特征在于，所述磁性四氧化三铁颗粒粒径范围为50～500nm，所述介孔二氧化硅厚度在10～150nm。
3.根据权利要求1所述的纳米口袋结构，其特征在于，所述磁性四氧化三铁颗粒表面吸附有纳米金胶体颗粒，所述纳米金枝由所述纳米金胶体颗粒作为金种于所述介孔二氧化硅孔道中生长而得。
4.根据权利要求3所述的纳米口袋结构，其特征在于，所述纳米金胶体颗粒粒径范围为3～15nm。
5.一种用于捕获目标分子的纳米口袋结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤一中的Fe3O4磁性颗粒采用溶剂热合成法制备，粒径范围50～500nm；所述聚乙烯亚胺水溶液的浓度为0.1％～1％；超声反应时间为10～60min。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤二中的纳
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤三中的十六烷基三甲基溴化铵水溶液浓度为0.01％～1％；所述碱包括三乙胺、25％氨水、15％氨水、5％氨水、三乙醇胺、0.1M氢氧化钠、0.5M氢氧化钠、1M氢氧化钠中的任意一种；
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤四中的氯金酸溶液浓度为0.1M～1M；稀盐酸的浓度为0.1M～2.5M；硝酸银溶液浓度为1mM～10mM；抗坏血酸溶液浓度为0.05M～1M；反应时间为10～60min。
10.权利要求1-4任意一项所述的纳米口袋结构在拉曼光谱检测毒品中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种用于捕获目标分子的纳米口袋结构，其特征在于，包括作为基底的磁性四氧化三铁颗粒和包覆在基底外的多硅烷醇基团的介孔二氧化硅层；其中，所述介孔二氧化硅孔道中负载有纳米金枝。
2.根据权利要求1所述的纳米口袋结构，其特征在于，所述磁性四氧化三铁颗粒粒径范围为50～500nm，所述介孔二氧化硅厚度在10～150nm。
3.根据权利要求1所述的纳米口袋结构，其特征在于，所述磁性四氧化三铁颗粒表面吸附有纳米金胶体颗粒，所述纳米金枝由所述纳米金胶体颗粒作为金种于所述介孔二氧化硅孔道中生长而得。
4.根据权利要求3所述的纳米口袋结构，其特征在于，所述纳米金胶体颗粒粒径范围为3～15nm。
5.一种用于捕获目标分子的纳米口袋结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤一中的fe3o4磁性颗粒采用溶剂热合成...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘文斌，廖平永，赵静，赵雪珺，何杉，蓝云，陈睿嘉，王骏畅，胡建文，张紫华，肖露，王喜茹，陈曦珑，
申请(专利权)人：上海市刑事科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。