本发明专利技术公开了一种可以定量检测多氯联苯的表面增强拉曼光谱的方法，包括以下步骤：制备均匀的金包裹二氧化硅纳米颗粒，并利用偶联剂将核壳结构纳米颗粒固定在石英玻璃片上构建SERS基底；将PCB的适配体在一端连接巯基，再通过巯基共价连接到纳米颗粒的金壳层表面；把制备的SERS基底浸泡在含有PCB的溶液中，等待足够时间后取出，用去离子水清洗，然后进行拉曼光谱测量。本发明专利技术中制备的金包裹二氧化硅纳米颗粒形貌和粒径均一性好，其等离子体激元共振吸收出现在750nm处，在785nm-1激光激发下有较强SERS增强效应。
【技术实现步骤摘要】
本
技术实现思路
主要包括制设计和制备连接了 PCB适配体单链DNA的金包裹二氧化硅的核壳型纳米颗粒，利用其适配体单链DNA的表面增强拉曼散射光谱的变化特征，对PCB实现特异性和和定量化的测量和分析。
技术介绍
多氯联苯(PCB:Polychlorinated biphenyls)是一种环境中不易分解的有机物，大多数有毒，并会在生物体中富集，从而引起环境污染，对动物和人类的生存造成危害。对于监测和定量分析PCB，传统方法包括气相色谱，液相色谱，液质联用等方法等。光谱的方法也受到人们的重视，比如有磷光及荧光方法进行PCB检测。但以上的方法中，色谱及质谱的方法样品制备过程复杂，需要对操作人员进行专业培训；荧光的方法灵敏，但荧光光谱一般不具备特异性的指纹特征，需要其它辅助手段。表面增强拉曼散射(SERS:Surface Enhanced Raman Scattering)技术是一种近年来发展很快的无损、痕量测量技术，它是在具有纳米级粗糙度的贵金属颗粒或溶胶表面，在激光的照射下，吸附分子的拉曼散射信号大幅度增强的现象。与传统的拉曼光谱方法相t匕，灵敏度一般可以提高6-7个量级，甚至可以达到单分子测量水平。表面增强拉曼光谱技术不仅具有高灵敏，而且可以提供待测物的“指纹信息”，并且是一种无损检测手段，非常适合对各种化学分子进行无损、痕量检测。不过，利用SERS进行定量化测量仍然是在实际应用中待解的难题。本专利技术目的就是应用表面拉曼光谱方法，通过设计一种新的、能特异性识别PCB、同时又能产生强的SERS效应的纳米材料或基底，并利用SERS光谱中特殊的光谱指标，从而对PCB进行特异性和定量化的检测。
技术实现思路
本专利技术属于生化分析检测领域，涉及制备表面用多氯联苯(PCB)适配体单链DNA进行修饰的金包裹二氧化硅纳米材料，该纳米材料适合用红外激光得到表面增强拉曼光谱(SERS)，可以对相应的多氯联苯PCB进行免标记、特异性、痕量、定量的检测，其准确性和灵敏度较高。该方法在环境中污染物检测方面有应用前景。本专利技术是通过以下技术方案实现的: ，包括以下步骤: (1)首先，采用分步的方法制备均匀的金包裹二氧化硅纳米颗粒其等离子体激元共振吸收在700nm-760nm之间，然后利用偶联剂将核壳结构纳米颗粒固定在石英玻璃片上构建SERS基底； (2)将PCB的适配体DNA在一端连接巯基，这样，可以通过巯基共价修饰连接到纳米颗粒的金壳层表面，连接过程中，可以通过调节DNA的浓度，控制DNA在金属表面的数量及状态； 所述的PCB的适配体为一种DNA，其序列可以通过SELEX方法得到；(3)把制备的SERS基底浸泡在含有PCB的溶液中，等待足够时间后取出，用去离子水清洗，然后进行拉曼光谱测量，测量时，可用红外激光激发样品，通过分析某些特征拉曼峰的光谱强度比值从而实现对PCB的定量检测。本专利技术的优点是: 所制备的纳米颗粒形态均一性好，并适合用红外激光(如:785 nm)得到表面增强拉曼散射效应(这样可以有效避免和减少来自样品背景荧光的干扰)； 在其表面控制连接了被称为核酸适配体的特殊单链DNA (例如，对PCB77来说，其序列含有多个鸟嘌呤G，可能构成G四聚体结构，它可以特异性识别和捕获PCB77 ； 利用表面增强拉曼散射光谱，通过分析某些特征拉曼峰的光谱强度比值(例如，对PCB77 的测量，可以用 I (660cm^)/I (736cm-1)，I (1457cm^)/I (736cm-1)等光谱指标分析)，从而实现对PCB的高灵敏度、高特异性、痕量、无损、定量检测； 本专利技术中制备的金包裹二氧化硅纳米颗粒形貌和粒径均一性好，其等离子体激元共振吸收出现在750nm处，在785111^1激光激发下有较强SERS增强效应；经过处理的单链DNA在基底的表面具有高度统一的状态，当适配体与PCB作用时，单链DNA会发生构象改变，其拉曼光谱强度变化的大小与被适配体捕获在金壳层表面的PCB数量成一定的比例关系，从而基于SERS技术可以做到对PCB特异性和定量化的测量。【附图说明】 图1为基于表面增强拉曼散射光谱，对PCB进行定量检测技术路线示意图； 图2为用SEM、TEM和UV-Vis方法对金包裹二氧化硅核壳纳米颗粒进行表征； 图3a为加入不同浓度PCB77前后观测单链DNA的拉曼光谱变化及通过不同拉曼光谱谱带强度比值 1(66001^)/1 (7360^)1, (1457cm-1)/I (736cm_1)；图 3b 为对 PCB77 进行定量检测(a:无 PCB77，b:1*1(T6M PCB77, c:1*1(T5M PCB77, d:I*IO^4M PCB77)。【具体实施方式】实施例1 金包裹二氧化硅材料的基底制备及表征 首先，合成l_3nm金种子，在45mL的超纯水中加入0.5mL浓度为1.0M的氢氧化钠，紧接着加入50mM的THPC。在这里，THPC既做还原剂也用做表面活性剂。混合溶液剧烈搅拌5 min后，加入36μ?浓度为1.0 M的氯金酸溶液。反应液的颜色立即从无色转变成深棕色，降低搅拌速度，继续搅拌15min。得到的反应液保存在4°C的冰箱里备用。然后，合成APTMS修饰的二氧化硅纳米纳米颗粒。对于制备二氧化硅纳米球，先把3mL的氨水溶液(30wt%)与50mL的纯酒精溶液混合，再加入1.5mL的TEOS溶液，混合溶液低速搅拌过夜。取IOmL乳白色产物加入过量的APTMS(20(^L)，混合液在常温条件下搅拌过夜。为了增加APTMS在二氧化硅表面的连接效率，含有的APTMS与二氧化硅的混合液78°C水浴2h，不断的添加酒精溶液维持反应体积恒定。APTMS修饰的二氧化硅纳米粒子用酒精洗涤超声分散3次，最终溶解在6mL纯酒精中。之后，把金种子与二氧化硅连接。取150μ?新鲜制备的APTMS修饰的二氧化硅溶液加入到20mL未稀释的金种子溶液中。为提高金种子和二氧化硅的连接量可以在反应液中加入一定量氯化钠溶液。混合液轻微摇晃IOmin后，静置12h。为除去未固定在二氧化硅表面的金种子，超纯水与酒精交替清洗制备好的材料，最终连接金种子的二氧化娃纳米粒子溶解在4mL的纯水中。接着,进行金壳层生长。25mg的碳酸钾溶液加入到IOOmL的超纯水中搅拌IOmin,接着加入36μ?浓度为1.0M的氯金酸溶液。30min后，反应液的颜色逐渐从淡黄色转变成无色透明，说明金溶胶离子化。反应液封口放置于4°C冰箱中冷藏备用。取IOmL冷藏的氯金酸溶液，加入含有金种子修饰的二氧化硅纳米粒子的水溶液150μ?，立即添加IOPL还原剂甲醛，强烈搅拌，提高金溶液还原速率。反应溶液在15 min内从淡紫红色转变为深绿色，通过离心分离终止反应。最终得到的金包裹二氧化硅纳米材料，离心洗涤后在超纯水中保存。然后，把这些金包裹二氧化硅核壳纳米颗粒固定在石英片上，制作成SiO2OAu核壳纳米颗粒分散较均匀的SERS基底。为此，先把石英片浸泡在新鲜配制的水虎溶液(硫酸:过氧化氢=7:3)中2h，可以80°C水浴提高石英片表面羟基化的效率。得到的石英片用大量去离子水冲洗，氮气吹干。在20mL超纯水中滴加2(^LAPTMS溶液，新鲜处理的石英片浸在本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可以定量检测多氯联苯的表面增强拉曼光谱的方法，其特征在于包括以下步骤：（1）采用分步的方法制备均匀的金包裹二氧化硅纳米颗粒，其等离子体激元共振吸收在700nm?760nm之间，然后利用偶联剂将核壳结构纳米颗粒固定在石英玻璃片上构建SERS基底；（2）将PCB的适配体在一端连接巯基，这样，可以通过巯基共价修饰连接到纳米颗粒的金壳层表面，连接过程中，可以通过调节DNA的浓度，控制DNA在金属表面的数量及状态；（3）把制备的SERS基底浸泡在含有PCB的溶液中，等待足够时间后取出，用去离子水清洗，然后进行拉曼光谱测量，测量时，可用红外激光激发样品，通过分析某些特征拉曼峰的光谱强度比值从而实现对PCB的定量检测。
【技术特征摘要】
1.一种可以定量检测多氯联苯的表面增强拉曼光谱的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)采用分步的方法制备均匀的金包裹二氧化硅纳米颗粒，其等离子体激元共振吸收在700nm-760nm之间，然后利用偶联剂将核壳结构纳米颗粒固定在石英玻璃片上构建SERS基底； (2)将PCB的适配体在一端连接巯基，这样，可以通过巯基...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄青，鲁逸林，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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