本文關(guān)鍵詞：高性能固態(tài)SERS基底的制備及其在生化檢測中的應(yīng)用研究

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【摘要】：表面增強(qiáng)拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,簡稱SERS),是指吸附在粗糙的金屬結(jié)構(gòu)表面的被分析物,在光照射下其拉曼光譜獲得顯著增強(qiáng)的異常表面光學(xué)現(xiàn)象。40余年的發(fā)展證實(shí)SERS技術(shù)可作為一種超靈敏的分析檢測技術(shù),被認(rèn)為是一種強(qiáng)有力的分析手段,是分析檢測生物樣品和化學(xué)物質(zhì)較為理想的工具。SERS技術(shù)要發(fā)展成為一種常規(guī)的分析工具,性能優(yōu)良的SERS基底必不可少。優(yōu)秀的SERS基底應(yīng)具有增強(qiáng)能力強(qiáng)、均一性好、穩(wěn)定性優(yōu)、信號可重復(fù)、易于制備和存儲、使用方便等基本特征。考慮到膠體納米顆粒形貌豐富、化學(xué)合成方法便捷,而固態(tài)SERS基底具有穩(wěn)定性好、信號重復(fù)性佳,易于使用等優(yōu)點(diǎn),本論文旨在發(fā)展基于化學(xué)合成技術(shù)制備性能優(yōu)異的固態(tài)基底的方法,并開展生物檢測應(yīng)用研究,為SERS技術(shù)的應(yīng)用提供更多可供選擇的活性基底。本論文的研究內(nèi)容主要分為以下三個方面:(1)提出了一種基于原位生長方法制備多孔金納米顆粒單層粒子膜固態(tài)SERS基底的方法。首先取潔凈的硅片作為襯底,先后浸沒在氨基硅烷化試劑(3-氨丙基三乙氧基硅烷)、4-苯乙烯磺酸脂鈉溶液(PSS)、聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液(PDDA)中進(jìn)行逐層電荷修飾。隨后以氯金酸(HAuCl4)為金鹽,抗壞血酸(AA)為還原劑,十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)為表面活性劑配制“生長液”;最后將制備的“生長液”移液到經(jīng)過電荷修飾的襯底表面,并靜置在相對濕度65%-75%的4℃環(huán)境中在襯底表面原位生長單層多孔金納米粒子膜。通過調(diào)控生長的時間、重復(fù)次數(shù)以及“生長液”中氯金酸的投料比,研究制備高性能固態(tài)SERS活性基底的最優(yōu)參數(shù)。由于襯底表面較高的金納米顆粒分布密度以及金納米顆粒的表面多孔結(jié)構(gòu)均提供了豐富的SERS“熱點(diǎn)”,研究證實(shí)制備得到的SERS活性基底具有較大面積的分布均一性、增強(qiáng)性能優(yōu)異、穩(wěn)定性以及信號重復(fù)性良好等特點(diǎn)。(2)提出了一種基于物理沉積結(jié)合靜電吸附方法制備固態(tài)SERS基底的方法。首先取潔凈的硅片或者玻璃片作為襯底,依次浸沒在氨基硅烷化試劑(3-氨丙基三乙氧基硅烷)、4-苯乙烯磺酸脂鈉溶液(PSS)、聚二烯丙基二甲基氯化銨溶液(PDDA)中進(jìn)行正-負(fù)-正電荷修飾;以氯金酸(HAuCl4)為金鹽、抗壞血酸(AA)為還原劑,在十六烷基三甲基氯化銨(CTAC)表面活性劑中,制備得到表面SERS熱點(diǎn)豐富的大尺寸金納米顆粒溶膠;將得到的金納米顆粒溶膠移液到經(jīng)過電荷修飾的襯底表面,利用大尺寸顆粒的物理沉積及顆粒與襯底間的靜電吸附效應(yīng),在襯底表面沉積金納米顆粒,制備固態(tài)SERS基底。研究了襯底表面電荷修飾方法以及物理沉積的次數(shù)對SERS基底表面金納米顆粒分布密度和SERS增強(qiáng)性能的影響。(3)基于(1)(2)中制備的固態(tài)SERS基底展開生化檢測應(yīng)用研究,驗(yàn)證了SERS基片的實(shí)用性。(1)基于原位生長方法制備的固態(tài)SERS基底開展了高毒性有機(jī)磷類農(nóng)藥地蟲硫磷的SERS檢測,研究發(fā)現(xiàn)在1-100μg/mL的較高濃度區(qū)間,以及0.001-1μg/mL的較低濃度區(qū)間,SERS信號與農(nóng)藥濃度呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系,檢測限可以達(dá)到5 ng/mL;(2)基于物理沉積結(jié)合靜電吸附方法制備的固態(tài)SERS基底構(gòu)建了用于檢測肺癌核酸標(biāo)志物miRNA-21的SERS生物傳感器。該傳感器表現(xiàn)出良好的特異性,能特異性的識別miRNA-21,同時在100aM-100 pM的濃度區(qū)間得到線性的工作曲線,檢測限為100 aM。上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí),所制備的SERS基底具有較好的生化檢測應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：表面增強(qiáng)拉曼散射 固態(tài)基底 原位生長 物理沉積 靜電吸附 生化檢測
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O657.37
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS)現(xiàn)象10-13
• 1.1.1 拉曼散射與表面增強(qiáng)拉曼散射10-11
• 1.1.2 表面增強(qiáng)拉曼散射增強(qiáng)機(jī)理11-13
• 1.2 表面增強(qiáng)拉曼散射基底13-20
• 1.2.1 膠體態(tài)SERS基底14-15
• 1.2.2 固態(tài)SERS基底15-20
• 1.3 本文研究內(nèi)容及意義20-23
• 1.3.1 研究內(nèi)容20-22
• 1.3.2 研究意義22-23
• 第二章 原位生長多孔金納米粒子膜固態(tài)SERS基底23-32
• 2.1 概述23-24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分24-25
• 2.2.1 樣品與試劑24
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器24
• 2.2.3 基于原位生長方法制備多孔金納米粒子膜固態(tài)SERS基底24-25
• 2.3 結(jié)果與討論25-30
• 2.3.1 生長時間對基底形貌及SERS性能影響25-26
• 2.3.2 生長次數(shù)對基底形貌及SERS性能影響26-28
• 2.3.3 HAuCl4投料量對對基底形貌及SERS性能影響28-29
• 2.3.4 基底的穩(wěn)定性與重復(fù)性研究29-30
• 2.3.5 基底SERS性能研究30
• 2.4 本章小結(jié)30-32
• 第三章 物理沉積結(jié)合靜電吸附制備金納米粒子膜SERS基底32-41
• 3.1 概述32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分32-34
• 3.2.1 樣品與試劑32-33
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器33
• 3.2.3 物理沉積結(jié)合靜電吸附方法制備金納米粒子膜固態(tài)SERS基底33-34
• 3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論34-40
• 3.3.1 表面電荷修飾對制備基底的影響34-36
• 3.3.2 沉積次數(shù)對制備基底的影響36-37
• 3.3.3 基底的SERS性能研究37-39
• 3.3.4 多種形貌金納粒子膜固態(tài)SERS基底制備39-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第四章 基于SERS基底的生化檢測41-48
• 4.1 概述41
• 4.2 農(nóng)藥檢測41-43
• 4.2.1 樣品與試劑41-42
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器42
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)步驟42
• 4.2.4 農(nóng)藥的濃度梯度檢測42-43
• 4.2.5 農(nóng)藥檢測的工作曲線43
• 4.3 腫瘤標(biāo)志物檢測43-47
• 4.3.1 樣品與試劑44
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)儀器44-45
• 4.3.3 實(shí)驗(yàn)步驟45
• 4.3.4 miRNA-21濃度梯度檢測以及工作曲線45-46
• 4.3.5 傳感器的特異性表征46-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第五章 總結(jié)與展望48-50
• 參考文獻(xiàn)50-54
• 附錄1 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文54-55
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間申請的專利55-56
• 附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目56-57
• 致謝57

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9 楊U，

本文編號：1093760