[發明專利]PDMS薄膜在SERS高靈敏度檢測中的應用

有效

• 申請號: 201911417943.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111175274B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 楊士寬;丁倩倩;劉洪;陳雪妍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;C08J5/18;C08L83/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 應孔月

本發明屬于一種分析檢測技術，具體是PDMS薄膜在SERS高靈敏度檢測中的應用，所述PDMS薄膜表面粗糙度在0.22nm以下；所述PDMS薄膜由聚二甲基硅氧烷(PDMS)分子構成，所述聚二甲基硅氧烷(PDMS)分子嫁接在一用于承載待測物的基底上，PDMS薄膜富集分散在溶劑中的待測物，提高SERS檢測靈敏度。在PDMS膜富集的基礎上，選用單個有機金屬框架包覆的單根金納米棒核殼結構作為SERS增強顆粒，利用有機金屬框架隔離SERS熱點，從而提高了SERS定量檢測能力，而損失的SERS靈敏度可以通過PDMS膜的富集功能而得到補償。另外，利用ZIF?8的孔隙結構可以對復雜環境下的不同尺寸的分析物進行篩選，從而實現SERS的選擇性檢測。

技術領域

本發明涉及激光拉曼檢測技術領域，特別涉及PDMS薄膜在SERS高靈敏度檢測中的應用。

背景技術

表面增強拉曼光譜(Surface-Enhanced Raman Spectroscopy,SERS)是一種較新的檢測技術，于上世紀六十年代被發現(Chem.Phys.Lett.1974,26,163-166)。它是利用激光輻射下在貴金屬(通常是金或者銀)納米結構間隙(10納米)內產生局域超強電磁場(“熱點”)來增強位于此間隙內分子拉曼信號的技術。SERS檢測技術因其單分子水平檢測，特異性指紋識別，以及對水不敏感等優勢，在痕量檢測領域(如生態環境、食品安全、毒品管控、國防軍事等)中有著廣泛的應用(Chem.Rev.2008,108,462-493)。為了使SERS技術能夠達到痕量檢測水平，除了研發高性能的SERS襯底，還需要思考如何將有限的待檢測分子輸送到SERS襯底的“熱點”位置。前期研究表明，約1％的位于“熱點”位置的分子貢獻了70％以上的SERS信號(Science 1997,275,1102-1106)，這突出了將待檢測分子輸送到“熱點”位置的重要性。

目前，通過將SERS襯底進行超疏水表面處理能夠在一定程度上實現對水溶液中待測物分子的富集(Nature Photon.2011,5,682-687)。但是，超疏水表面處理一般需要在SERS襯底上修飾上一層分子膜，從而阻礙了待檢測分子靠近“熱點”區域，削弱SERS檢測的靈敏度。值得注意的是，有機溶劑(酒精)中的痕量檢測在各個領域中也至關重要。雖然，楊等人發展了SLIPS檢測平臺(Proc.Natl.Acad.Sci.USA 2016,113,268-273)，實現了對水溶液以及有機溶劑中的超靈敏檢測，但SLIPS制作過程的潤滑油對富集的溶液有很大的影響。因此，需要構建具有高富集效率、特別適用于常規有機溶劑、不依賴待檢測分子類型的富集-SERS檢測平臺。

另外，SERS檢測一直存在定量(重復性)與靈敏度難以兼得的矛盾，限制了SERS技術在準確測定分析物的領域中的應用潛力。處于不同位點上的不同分析物分子的SERS貢獻差異很大，這是導致SERS技術定量能力差的內在原因(J.Am.Chem.Soc.2015,137,13698-13705)。另外，通過改善SERS襯底的結構均勻性也不能從根本上解決不同分析物分子的不同SERS貢獻。因為即使在同一個SERS熱點內，電磁場從最敏感位點到周圍空間也會不可避免地急劇下降(Nature 2011,469,385)。降低不同分析物分子極大差異的SERS貢獻的一個可行方法是，減小單個SERS熱點內以及不同SERS熱點之間的電磁場差異，也就是將納米顆粒隔離開。然而，被隔離開的納米顆粒之間就沒有納米級的間隙(也就是“熱點”)，這必然會導致SERS靈敏度的下降。另外在實際應用中(尤其對生物樣品)，需要滿足對分析物的選擇性探測。因此，亟需開發新的概念來構建一個既具有高靈敏度，又有強大定量能力以及選擇性的SERS檢測平臺。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有技術的不足，提供PDMS薄膜在SERS高靈敏度檢測中的應用，所述PDMS薄膜表面粗糙度在0.22nm以下；所述PDMS薄膜由聚二甲基硅氧烷(PDMS)分子構成，所述聚二甲基硅氧烷(PDMS)分子嫁接在一基底上。水溶液以及常見的有機溶劑在PDMS膜上具有很好的滑動性，因此在溶劑蒸發過程中可以從水溶液或有機溶液中富集分析物分子，從而實現SERS高靈敏檢測。