[發明專利]一種具有拉曼內標的硅納米顆粒-水溶性聚合物薄膜的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202010944765.6
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112342498B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發明（設計）人: 蘇子洛;姜濤;江加敏;李秀婷;周星飛
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C23C14/20
• 分類號: C23C14/20;C23C14/35;G01N21/65;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理有限公司 33226
• 代理人: 何仲

本發明公開了一種具有拉曼內標的硅納米顆粒?水溶性聚合物薄膜的制備方法及其應用，特點是包括以下步驟：將1毫升5?15毫克每毫升的羧甲基纖維素鈉水溶液與1毫升2?6毫克每毫升的硅納米顆粒水溶液混合超聲10分鐘，使其充分混合均勻；然后滴加于干凈的硅片表面，置于室溫下令其自然干燥成膜，再置于磁控濺射機內，在40瓦的功率下濺射10?40秒，最后從硅片上揭開即得到硅納米顆粒?羧甲基纖維素鈉薄膜材料，優點是由于羧甲基纖維素鈉薄膜的透明性和柔韌性，有利于實現待測拉曼分子的收集和原位檢測，同時引入的硅納米顆粒在520波數下具有本征的拉曼峰，可以作為內標，消除檢測過程的環境因素干擾，有利于實現定量檢測。

技術領域

本發明涉及材料工程及納米技術領域，尤其是涉及一種具有拉曼內標的硅納米顆粒-水溶性聚合物薄膜的制備方法及其應用。

背景技術

由于表面等離子體共振技術的快速發展，表面增強拉曼光譜已成為化學、物理、生物科學中強有力的分析工具并且已經實現了對痕量物質的檢測，包括農藥和獸藥殘留、環境激素、重金屬離子等。一方面，人們引入柔性的聚合物薄膜作為拉曼襯底，便于實現原位檢測。但是由于柔性基底的非穩定特點，其在實現定量檢測，提高檢測回收率方面存在天然缺陷。

另一方面，在拉曼襯底中引入帶有本征拉曼信號的分子或者物質可以矯正待測分子信號的偏差，實現定量檢測的目的，例如設計核殼結構包裹內標拉曼分子，利用具有本征拉曼信號的襯底材料如石墨烯等。但是，核殼材料難以制備，石墨烯的拉曼信號強度較低，容易被待測分子信號掩蓋等缺點。

此外，人們還經常采用硅片作為拉曼內標，但是其強度難以調節，不利于適應不同的檢測分子和檢測環境。相似于硅片，硅納米顆粒也具有較強的拉曼信號。同時，硅納米顆粒水溶性好，易于分散，穩定廉價，易于通過在水溶液中按比例簡單混合后旋涂干燥的方法制備具有拉曼內標的柔性基底。目前在柔性基底中引入硅納米顆粒作為拉曼內標，實現定量化檢測的方法還未見到相關報道。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種提高定量檢測靈敏度和精確度的具有拉曼內標的硅納米顆粒-水溶性聚合物薄膜的制備方法及其應用。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種具有拉曼內標的硅納米顆粒-水溶性聚合物薄膜的制備方法，包括以下步驟：

（1）將1毫升5-15毫克每毫升的水溶性聚合物水溶液與1毫升2-6毫克每毫升的硅納米顆粒水溶液混合超聲10分鐘，使其充分混合均勻得到混合溶液；

（2）取20微升步驟（1）得到的混合溶液滴加于干凈的硅片表面，置于室溫下令其自然干燥成膜，將涂覆有硅納米顆粒和水溶性聚合物薄膜的硅片置于磁控濺射機內作為襯底，將銀靶材安裝在磁控射頻濺射靶中，控制濺射功率為40W，于室溫下濺射10-40秒后，將濺射后的樣品從硅片上揭開即得到具有拉曼內標的硅納米顆粒-水溶性聚合物薄膜。

所述的水溶性聚合物為羧甲基纖維素鈉、甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚馬來酸酐、聚季胺鹽和聚乙二醇中的任一種。

一種利用上述具有拉曼內標的硅納米顆粒-水溶性聚合物薄膜的定量檢測方法，包括以下步驟：將制備得到的具有拉曼內標的硅納米顆粒-水溶性聚合物薄膜貼附于待測分子吸附的果蔬表面并孵育30分鐘，最后將激光通過薄膜照射到果蔬表面實現拉曼分子的原位檢測。

與現有技術相比，本發明的優點在于：本發明一種具有拉曼內標的硅納米顆粒-水溶性聚合物薄膜的制備方法及其應用，該方法主要基于物理混合和濺射，制備過程簡單，產量較高，由于羧甲基纖維素鈉薄膜的透明性和柔韌性，有利于實現待測拉曼分子的收集和原位檢測。同時，引入的硅納米顆粒在520波數下具有本征的拉曼峰，可以作為內標，消除檢測過程的環境因素干擾，特別是硅納米顆粒和羧甲基纖維素鈉在水溶液中的溶解性和分散性都較為良好，有利于二者實現均勻混合，在最后得到的羧甲基纖維素鈉薄膜中硅納米顆粒的分布較為均勻，使得所制備的拉曼柔性襯底具有均勻一致的拉曼內標信號，有利于定量檢測的可靠實現。