[發(fā)明專利]一種快速原位檢測物體表面污染物的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201610042487.9
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105784669A
• 公開（公告）日: 2016-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄭煜銘;鐘鷺斌;牛琦峰;林雪英;劉青
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院城市環(huán)境研究所
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

在發(fā)明涉及一種檢測方法，尤其是涉及一種快速原位檢測物體表面污染物的方 法。

背景技術(shù)

近年來，環(huán)境污染日益嚴重，其中有毒、有害污染物質(zhì)的殘留問題尤為突出。如農(nóng) 產(chǎn)品中水果和茶葉表面殘留的農(nóng)藥，水產(chǎn)養(yǎng)殖中非法添加的孔雀石綠和結(jié)晶紫等，都嚴重 威脅人類的健康。目前，殘留污染物的檢測方法主要有高效液相色譜法、氣相色譜法和酶抑 制法等。雖然，這些方法檢測精度高、識別準確，但是繁瑣的樣品前處理、耗時的檢測周期及 昂貴的成本，都嚴重阻礙了它們的推廣應(yīng)用，尤其難用于現(xiàn)場快速抽檢。因此，發(fā)展一種簡 便、低成本、高靈敏的污染物快速原位檢測方法具有重要的意義。

拉曼光譜作為一種分子振動光譜技術(shù)，可以在分子水平上鑒別不同物質(zhì)，在污染 物檢測方面具有眾多優(yōu)勢（如無需標記、無需復(fù)雜樣品預(yù)處理、精準提供分子化學信息、檢 測周期短和水干擾小等），但是常規(guī)拉曼光譜由于信號弱，很多物質(zhì)的拉曼信號難以檢測， 導(dǎo)致其應(yīng)用受到極大的限制。表面增強拉曼散射（Surface-EnhancedRamanScattering， SERS）是指當待測物質(zhì)吸附或貼近于金、銀、銅等金屬納米結(jié)構(gòu)表面時，其拉曼信號可以得 到百萬倍以上的增強。因此，SERS不僅具有常規(guī)拉曼光譜的優(yōu)點，并且具有超高檢測靈敏 度，甚至可達到單分子檢測水平。

目前，基于SERS的物體表面污染物檢測方法相對繁瑣，一般是先用有機溶劑萃取 被檢測物表面的污染物，然后將萃取液滴加到SERS基底上，待溶劑揮發(fā)后再進行檢測。這是 因為現(xiàn)有的SERS基底大都是采用一些硬材質(zhì)的支撐層，如硅片、石英和導(dǎo)電玻璃等。這些硬 基底沒有柔性，難以直接貼合在不規(guī)則物體表面進行原位檢測。雖然有少量SERS基底采用 柔性材質(zhì)的支撐層，如纖維素紙、不透光聚合物和碳納米管等，但是由于這些柔性支撐層不 透光，激光難以透過支撐層，不能激發(fā)污染物的拉曼信號。因此，無法實現(xiàn)物體表面污染物 的快速原位檢測。

發(fā)展具有柔性、半透光的SERS基底，是實現(xiàn)SERS技術(shù)應(yīng)用于物體表面污染物快速 原位檢測的關(guān)鍵。柔性的SERS基底可以使其緊貼于不規(guī)則形貌的物體表面，從而使物體表 面污染物與SERS基底盡可能接近，以獲得更強的拉曼增強效應(yīng)；而半透光性則可以使激光 順利通過SERS支撐層，到達SERS活性層和污染物表面，實現(xiàn)污染物拉曼信號的激活和增強。

為了促進該技術(shù)廣泛應(yīng)用，研發(fā)低成本、高靈敏、高強度的柔性、半透光的SERS基底是 核心。此外，為了進一步提高檢測的靈敏度，發(fā)展新型的檢測方式也具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公布了一種快速原位檢測物體表面污染物的方法，該 方法能無需樣品預(yù)處理，簡便、快速、原位、低成本的實現(xiàn)物體表面污染物的檢測，十分適用 于現(xiàn)場快速抽檢，在環(huán)境監(jiān)測，食品安全及醫(yī)療衛(wèi)生等領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明利用表面增強拉曼基底的柔性與半透光性，將其直接貼在物體表面，或通 過來回摩擦增加基底對污染物的吸附富集，提高檢測靈敏度，實現(xiàn)物體表面污染物的快速 原位檢測。

本發(fā)明利用表面增強拉曼基底的柔性與半透光性，將其卷成毛細管，通過毛細作 用力或外加吸力，吸附富集物體表面的污染物，同時借助卷曲的拉曼基底產(chǎn)生更強的SERS 增強效應(yīng)，提高檢測靈敏度，實現(xiàn)物體表面污染物的快速原位檢測。

本發(fā)明利用表面增強拉曼基底良好的穩(wěn)定性和強度，通過對基底進行清洗，降低 其背景信號，通過對基底進行修飾，增強其對污染物的吸附富集能力，提高其檢測靈敏度。

本發(fā)明所述的表面增強拉曼基底，由拉曼活性納米粒子組裝體和柔性聚合物組 成，通過簡單改變實驗參數(shù)，可實現(xiàn)對納米粒子組裝體結(jié)構(gòu)和聚合物含量的調(diào)控，使其滿足 應(yīng)用中的不同需求。

所述的表面增強拉曼基底制備方法有以下兩種：

第一種制備方案：

1)構(gòu)建油水體系，其中油相為含有聚合物的有機溶劑，水相為拉曼活性納米粒子水溶 液。聚合物包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚氨酯、聚氨酯尿 素、聚氯乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚苯乙烯、多聚賴氨酸、聚砜和聚醚砜等其中的一種 或它們的混合物，及其改性物。有機溶劑包括苯、環(huán)己烷、環(huán)己酮、戊醇、乙醚、四氯化碳、氯 仿等其中的一種或其混合液。拉曼活性納米粒子為納米金、銀、銅等其中的一種或它們的混 合物，及其復(fù)合結(jié)構(gòu)；