[發明專利]作為表面增強拉曼散射基底的微凝膠及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 202011009505.6
• 申請日: 2020-09-23
• 公開（公告）號: CN112285088B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 郭隆華;林丙永;姚媛媛
• 申請（專利權）人: 嘉興學院
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;B22F1/102;B22F1/17;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 杭州合信專利代理事務所(普通合伙) 33337
• 代理人: 沈自軍

本申請公開了作為表面增強拉曼散射基底的微凝膠及其制備方法和應用，微凝膠呈顆粒狀，其顆粒包括內層的金納米雙錐粒子、包覆在金納米雙錐粒子表面的銀納米和外層的透明質酸水凝膠。其制備方法包括以下步驟：提供金納米雙錐粒子溶液，與還原劑和銀離子溶液混合進行還原反應，分離獲得沉淀物；將所述沉淀物復溶于水，與透明質酸鈉混合進行縮合反應，制得所述微凝膠。所述微凝膠與待測樣品直接混合，進行表面增強拉曼散射檢測，無需對樣品進行前處理。本申請的微凝膠的制備方法簡單，易操作，適合大面積推廣。

技術領域

本申請涉及表面增強拉曼散射檢測領域，特別是涉及一種作為表面增強拉曼散射基底的微凝膠及其制備方法和用途。

背景技術

表面增強拉曼散射(SERS)是一種高靈敏度的原位分析技術，當一些分子被吸附到粗糙的金屬(Au、Ag、Cu等)表面時，其拉曼散射強度會顯著提高。

納米粒子如金納米粒子已被用作傳統的SERS基底，由于納米粒子(NPs) 在復雜樣品中分散性差，導致檢測結果重復性較差，限制了它們的廣泛應用。為解決此問題，Shin-Hyun Kim教授課題組利用毛細管微流控技術制備了微米級凝膠，可用于對復雜混合物的分析檢測。Luis M.Liz-Marzán教授課題組在2010 年利用聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAm)對納米棒和納米球進行包裹制備得到微凝膠，但這些制備方法往往需要精密設備的調控以及較為復雜的操作。

發明內容

本申請針對微凝膠的制備方法較為繁瑣，需要精密設備的調控，不合適廣泛推廣的問題，提供了一種作為表面增強拉曼散射基底的微凝膠。

作為表面增強拉曼散射基底的微凝膠，所述微凝膠呈顆粒狀，微凝膠顆粒包括內層的金納米雙錐粒子、中間層的包覆在金納米雙錐粒子表面的銀納米和外層的透明質酸水凝膠。

金納米雙錐是一類具有優越光學性能的金納米粒子，其結構由兩個五棱錐組成，由于兩端尖銳產生的“避雷針效應”，其電場強度和折射靈敏度優于金納米棒和金納米球。

銀納米是指納米級的金屬銀單質，銀納米可以增強金納米雙錐的表面電場效應，提高其作為SERS基底用于定量分析的可行性。

透明質酸鈉是一種富含羧基的聚合物，在經過活化劑活化后可以與金納米雙錐@銀納米粒子表面的氨基發生脫水縮合反應，進而獲得具有分子選擇功能的透明質酸水凝膠層，將大分子阻斷在水凝膠之外，讓目標小分子順利進入水凝膠內部，到達金納米雙錐@銀納米粒子表面，具有直接檢測復雜混合樣品中小分子的潛力。

所述大分子物質是指流體力學直徑大于7nm的物質，包括蛋白質等，所述小分子是指流體力學直徑小于1nm的物質，包括羅丹明6G等。

所述的流體力學直徑指與測定的不同分子的擴散系數相對應的運動顆粒的直徑。在凝膠體系中，混合溶液中的大分子受凝膠孔徑大小的限制，不能進入凝膠的內部，而小分子不受阻礙，能迅速到達凝膠內部。

可選的，所述微凝膠顆粒的粒徑為300-330nm。

本發明還提供了一種所述微凝膠的制備方法，包括以下步驟：

提供金納米雙錐粒子溶液，與還原劑和銀離子溶液混合進行原位還原反應，分離獲得沉淀物；將所述沉淀物復溶于水，與透明質酸鈉混合進行縮合反應，制得所述微凝膠。

所述還原劑為聚乙烯亞胺，由于聚乙烯亞胺分子結構上帶有大量氨基(伯胺和仲胺)，具有很強的還原性，能夠將銀離子原位還原成納米銀單質。

所述聚乙烯亞胺具有螯和金納米雙錐@銀納米粒子的能力，其結構上還帶有大量的氨基(-NH₂)，能與透明質酸鈉上的羧基(-COO^-)在活化劑1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽/N-羥基琥珀酰亞胺(EDC/NHS)的作用下，形成酰胺鍵，得到透明質酸水凝膠。因此，透明質酸水凝膠能夠包裹在金納米雙錐@銀納米粒子的外層。