SERS活性针灸针的构筑及其在复杂检测环境中的性能研究

【摘要】：表面增强拉曼光谱(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)是具有极高表面检测灵敏度的振动光谱技术,可以提供分子结构特征和物质组成信息。由于其超高增强效果、可以提供分子指纹信息、检测条件温和、无需样品前处理等特点,SERS技术已经广泛地应用于环境污染物,生物医药,化学反应监测等各个领域。然而,真实的样品往往存在于复杂的环境中,例如:多相体系,血清体系,生物活体。复杂体系中目标物的检测通常面临取样难,背景信号干扰强等挑战。多相体系取样检测过程中,很容易受到其他相的干扰,如何才能实现多相原位检测?目前关于血清的SERS研究中,不同检测条件拉曼位移不同,且有一些规律变化的拉曼位移,到底是什么物质在检测过程中发生了变化?虽然目前也有一些拉曼活体检测的工作,但是如何在避免对生物体损伤(包括机械损伤以及纳米材料毒性)的情况下实现特定区域的取样检测仍然存在挑战。本论文工作从方法学角度出发,针对复杂体系中取样难且信号不稳定的难题,基于针灸银针构筑了一种衬底功能化的SERS基底,由此拓宽了 SERS在复杂体系中的应用。主要研究简介如下:(1)设计并构筑了一种基于针灸银针的性能优越的SERS传感器(Au-AgN),探索了其在多相溶液中的原位检测应用。一方面,修饰在银针表面的金纳米颗粒和银针之间的相互耦合可以极大增强SERS信号。另一方面,金纳米颗粒的表面活性剂PVP提高了 Au-AgN的稳定性。该SERS传感器不仅可以用于多组分检测,还可以实现多相的原位检测,这样可以有效避免多相体系中取样带来的相互干扰问题。(2)设计并构筑了一种可以在复杂体系中选择性检测肾上腺素(EP)的SERRS传感器,探索了其在血清中检测肾上腺素的应用。针对EP的化学结构和拉曼散射截面小的特点,设计并制备了一种可以特异性捕获EP分子的探针Fe-NTA,成功构筑了 SERRS液体取样器,并在血清中分层萃取出EP分子,实现了 SERRS取样器对分层的溶液中EP分子的检测。(3)通过调节激光功率密度和贵金属基底来监测了次黄嘌呤中质子转移过程,并证实了表面等离子体可以诱导质子转移过程的发生,我们还利用SERS技术直接观察到了血清中次黄嘌呤质子转移的过程。为了避免质子转移过程对血清信号的影响,我们利用AuNPs/Si02基底获得了更加稳定的血清光谱,为以后利用血清SERS光谱检测疾病奠定了基础。(4)在前面的基础上,本论文构筑了一种银针-凹糟-金纳米颗粒SERS基底用于活鱼体内抗生素的定量检测。通过在银针表面设计凹槽,并在凹槽中修饰金纳米颗粒,凹糟的设计,则有效的保护了金纳米颗粒在体内取样的过程中不易脱落,极大了提高了检测的稳定性,而金纳米颗粒和银针之间形成双金属耦合,可以提高检测的灵敏性。