专利名称：基于微波技术制备增强拉曼散射基底纳米银薄膜的方法
技术领域：
本发明属于纳米技术应用，尤其是涉及一种新型、高效、生物兼容性NIR-SERS基底的纳米银薄膜制备方法技术领域。
背景技术：
表面增强拉曼散射(SERS)光谱技术，由于可检测到单个分子近年来在物理、化学、生物等各方面都得到了广泛的应用。该技术中所必须使用的SERS基底的制备方法很多，主要有化学还原法、电解法、激光烧蚀法、真空蒸镀法、磁控溅射等方法。通过不同方法所制备的SERS基底各具优缺点。例如，纳米银溶胶的制备，传统上常采用硼氢化钠还原硝酸银和柠檬酸钠还原硝酸银这两种方法，但很难制备出粒径分布较窄、具有固定尺寸的纳米银粒子。而且，在进行SERS研究时常会受到来自硼氢酸根、柠檬酸根离子的干扰，甚至得不到靶分子的SERS谱。为解决这一难题，人们发展了激光烧蚀法制备胶态纳米银粒子，而且可以获取各种形状的纳米银粒子，如盘状、线状、棒状等。但这种方法要求的制备条件较高，必须具备高功率大型激光设备，限制了边远地区无大型激光设备科研单位的应用。总体上讲，胶态纳米金属粒子作为SERS基底稳定性差，尤其是当加入分析物后胶态粒子会发生凝聚，使得基于胶态纳米金属粒子的SERS光谱重现性差。近年来， 国内外利用真空蒸镀(Vacuum Evaporation)、磁控溅射(Magnetron Sputtering)等技术在玻璃、硅片及阳极氧化铝模板(AAO)等基底上沉积生长纳米银薄膜作为SERS基底，具有较强的增强效果和优良的稳定性，但所用设备昂贵、制备条件要求很高，限制了其推广应用。在生物大分子SERS检测中碰到的一个具体的问题是生物大分子的拉曼散射截面很小，很难得到其有效的拉曼散射信号，大大限制了拉曼光谱技术在该领域的应用和推广；同时，在生物大分子表面增强拉曼光谱(SERS)研究中，激发光波长也是一个重要因素。 研究发现，当激发光波长小于514. 5nm时会导致蛋白质分子“光致损伤”，即便激发光的强度很弱；同时，会引起生物大分子较强的荧光发射，这对生物大分子的拉曼信号影响很大。 然而，当激发光波长大于660nm时则不会导致蛋白质分子“光致损伤”，即便是激发光的功率密度达到1.27X108W/m2;同时，可以降低生物大分子的荧光发射。因此，在生物大分子 SERS研究中，采用近红外激发光源可以有效避免生物大分子“光致损伤”和荧光效应。近年来，近红外表面增强拉曼散射(OTR-SERQ光谱技术，以其独特优势成为研究生物大分子结构的有力手段而倍受研究者关注。目前，在生物大分子NIR-SERS研究领域，由于缺乏稳定、 高效且具有生物兼容性的NIR-SERS基底而倍受限制。现有的多数SERS基底，一方面缺乏生物兼容性；另一方面，其等离子体共振峰不属于近红外取，不能很好的应用于生物大分子的NIR-SERS检测。因此，制备新型廉价、稳定、高效、生物兼容性NIR-SERS基底是NIR-SERS 光谱技术应用于生物大分子结构分析的关键，也是目前国内外的研究热点。

发明内容
本发明的目的在于克服现有的多数SERS基底生物兼容性和通用性不足的问题，进而提供一种高效检测生物大分子的纳米银薄膜作为OTR-SERS基底，其原理是利用微波加热原理获得正电性纳米银粒子，使带正电的纳米银颗粒在胶体中直接吸附并沉淀在带负电的玻璃基底表面上。采用此方法制备出的纳米银薄膜，其等离子体共振峰位于SOOnm附近，属于近红外区域，可以很好的匹配处于近红外区的激发光源。该激发光一方面可以有效避免生物大分子荧光效应，同时可以避免生物大分子的“光致损伤”；另外，基底对生物大分子有特别好的荧光淬灭和表面增强效果。本发明是通过如下技术方案来实现的。基于微波技术制备增强拉曼散射基底纳米银薄膜的方法，本发明制备方法是，将 50. 0 90. Omg硝酸银AgN03固体颗粒、100. 0 140. Omg聚乙烯醇[C2H40]n粉末和10. 0 30. Omg柠檬酸钠C6H507Na3固体颗粒加入到200mL电阻率> 18ΜΩ . cm的超纯水中，经溶解后倒入正方形耐高温塑料容器内；取若干片常用载玻片用98%的浓硫酸溶液浸泡、清洗； 然后将清洗过的载玻片放入200mL氨水和双氧水的混合液中浸泡5 15h，该混合液中氨水和双氧水两者的体积比为1 1，其中氨水浓度为观％，双氧水浓度为30%;然后用自来水对载玻片清洗2 4遍，再用超纯水冲洗2 4遍；把经过以上处理的常用载玻片紧紧固定在正方形耐高温塑料容器中使其只有一面跟硝酸银、聚乙烯醇和柠檬酸钠混合液接触；把盛有以上载玻片和混合液的耐高温塑料容器放入到微波炉的微波作用腔内，然后利用微波进行加热，加热时间10 30min ；这样在静电力的作用下，使微波加热制备的正电性纳米银粒子吸附到表面呈现负电性的载玻片上；而后把载玻片从反应溶液中拿出来晾干，便可获得稳定、高效且具有生物兼容性的近红外表面增强拉曼散射基底纳米银薄膜。(其等离子体共振峰位于SOOnm附近，属于近红外区)。本发明的有益效果是，(1)这种纳米银薄膜制备条件简单，花费低廉，具有广泛的推广使用价值。( 该纳米银薄膜稳定、高效且具有生物兼容性。经过对同一银膜不同点的表面增强拉曼光谱的测试表明，此银膜有很好的重复性，各样品不同点的拉曼峰强和峰位基本一致。并且对于传统SERS基底无法得到或者增强效果不好的表面增强拉曼光谱，如烟草花叶病毒、葡萄球菌、血红蛋白、血清蛋白、DNA等，该基底均表现出很好的表面增强拉曼效应和重复性。本发明通过扫描电子显微镜观测，纳米银颗粒的平均粒径在100士20nm。 在常温和洁净的环境中，可随时方便使用，并且保存银膜的有效时间在一年以上。( 该纳米银薄膜的等离子体共振峰位于SOOnm附近的近红外区域，可以匹配近红外激光来研究生物大分子的SERS效应，这样可以有效的避免生物大分子的“光致损伤”和荧光效应。因此， 是一种很好的NIR-SERS基底。
具体实施例方式实施例一把50. Omg硝酸银AgN03固体颗粒、IOOmg聚乙烯醇[C2H40]n粉末和10. Omg柠檬酸钠C6H507Na3固体颗粒加入到200mL电阻率> 18ΜΩ . cm的超纯水中，加热充分溶解后倒入正方形耐高温塑料容器内；取6片常用载玻片用98%的浓硫酸溶液浸泡、清洗；然后将清洗过的载玻片放入200mL氨水(28% )和双氧水(30% )的混合液(两者体积比为1 1) 中浸泡证，之后用自来水清洗三遍，再用超纯水冲洗三遍；把经过以上处理的常用载玻片紧紧固定在正方形耐高温塑料容器中使其只有一面跟硝酸银、聚乙烯醇和柠檬酸钠混合液接触；把盛有以上载玻片和混合液的耐高温塑料容器放入到微波炉的微波作用腔内，然后利用微波进行加热，加热时间30min。这样在静电力的作用下，使微波加热制备的正电性纳米银粒子吸附并沉积到表面呈现负电性的载玻片上；而后把载玻片从反应液中拿出来晾干，便可获得稳定、高效且具有生物兼容性的NIR-SERS基底一一纳米银薄膜。实施例二把70. Omg硝酸银(AgNCXB)固体颗粒和20. Omg柠檬酸钠(C6H507Na;3)固体颗粒、 120mg聚乙烯醇([C2H40]n)粉末加入到200mL电阻率> 18ΜΩ. cm的超纯水中，加热充分溶解后倒入正方形耐高温塑料容器内；取6片常用载玻片用98%的浓硫酸溶液浸泡、清洗； 然后将清洗过的载玻片放入200mL氨水( % )和双氧水(30% )的混合液(两者体积比为1 1)中浸泡10h，之后用自来水清洗二遍，再用超纯水冲洗二遍；把经过以上处理的常用载玻片紧紧固定在正方形耐高温塑料容器中使其只有一面跟硝酸银、聚乙烯醇和柠檬酸钠混合液接触；把盛有以上载玻片和混合液的耐高温塑料容器放入到微波炉的微波作用腔内，然后利用微波进行加热，加热时间20min ；这样在静电力的作用下，使微波加热制备的正电性纳米银粒子吸附并沉积到表面呈现负电性的载玻片上；而后把载玻片从反应液中拿出来晾干，便可获得稳定、高效且具有生物兼容性的NIR-SERS基底纳米银薄膜。实施例三把90. Omg硝酸银AgN03固体颗粒、140mg聚乙烯醇[C2H40]n粉末和30. Omg柠檬酸钠C6H507Na3固体颗粒加入到200mL电阻率> 18ΜΩ . cm的超纯水中，充分溶解后倒入正方形耐高温塑料容器内；取6片常用载玻片用98%的浓硫酸溶液浸泡、清洗；然后将清洗过的载玻片放入200mL氨水和双氧水(30%)的混合液(两者体积比为1 1)中浸泡15h，之后用自来水清洗三遍，再用超纯水冲洗四遍。把经过以上处理的常用载玻片紧紧固定在正方形耐高温塑料容器中使其只有一面跟硝酸银、聚乙烯醇和柠檬酸钠混合液接触；把盛有以上载玻片和混合液的耐高温塑料容器放入到微波炉的微波作用腔内，然后利用微波进行加热，加热时间lOmin。这样在静电力的作用下，使微波加热制备的正电性纳米银粒子吸附并沉积到表面呈现负电性的载玻片上；而后把载玻片从反应液中拿出来晾干， 便可获得稳定、高效且具有生物兼容性的NIR-SERS基底一一纳米银薄膜。
权利要求
1.基于微波技术制备增强拉曼散射基底纳米银薄膜的方法，其特征是，将50. 0 90. Omg硝酸银AgN03固体颗粒、100. 0 140. Omg聚乙烯醇[C2H40]n粉末和10. 0 30. Omg 柠檬酸钠C6H507Na3固体颗粒加入到200mL电阻率> 18ΜΩ . cm的超纯水中，经溶解后倒入正方形耐高温塑料容器内；取若干片常用载玻片用98%的浓硫酸溶液浸泡、清洗；然后将清洗过的载玻片放入200mL氨水和双氧水的混合液中浸泡5 15h，该混合液中氨水和双氧水两者的体积比为1 1，其中氨水浓度为观％，双氧水浓度为30%;然后用自来水对载玻片清洗2 4遍，再用超纯水冲洗2 4遍；把经过以上处理的常用载玻片紧紧固定在正方形耐高温塑料容器中使其只有一面跟硝酸银、聚乙烯醇和柠檬酸钠混合液接触；把盛有以上载玻片和混合液的耐高温塑料容器放入到微波炉的微波作用腔内，然后利用微波进行加热，加热时间10 30min ；这样在静电力的作用下，使微波加热制备的正电性纳米银粒子吸附到表面呈现负电性的载玻片上；而后把载玻片从反应溶液中拿出来晾干，便可获得稳定、 高效且具有生物兼容性的近红外表面增强拉曼散射基底纳米银薄膜。
全文摘要
基于微波技术制备增强拉曼散射基底纳米银薄膜的方法，是将50.0～90.0mg硝酸银、100.0～140.0mg聚乙烯醇和10.0～30.0mg柠檬酸钠加入到200mL超纯水中溶解后倒入容器内；然后将用浓硫酸清洗过的载玻片放入200mL氨水和双氧水的混合液中浸泡5～15h；然后分别用自来水、超纯水对载玻片清洗2～4遍；再将处理的载玻片紧紧固定在容器中使其只有一面跟硝酸银、聚乙烯醇和柠檬酸钠混合液接触；把盛有该载玻片和混合液的容器放入到微波炉内加热10～30min；使微波加热制备的正电性纳米银粒子吸附到表面呈现负电性的载玻片上；而后把载玻片从反应溶液中拿出来晾干，便可获得近红外表面增强拉曼散射基底纳米银薄膜。本发明方法简单，花费低廉，获得的纳米银薄膜稳定、高效且具有生物兼容性。
文档编号G01N21/65GK102183502SQ20111000700
公开日2011年9月14日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者刘仁明, 司民真, 张德清, 柳振全 申请人:楚雄师范学院