[發(fā)明專利]一種比率型表面增強拉曼光譜納米溫度計、其制備方法及其應用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110646557.2
• 申請日: 2021-06-10
• 公開（公告）號: CN113310589A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 宋春元;郭向銀;朱云鋒;李雪;汪聯(lián)輝
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01K5/48
• 分類號: G01K5/48;G01N21/65
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 曹翠珍

本發(fā)明公開了一種比率型表面增強拉曼光譜納米溫度計、其制備方法及其應用。該溫度計為多層納米結構，以金殼納米顆粒作為基底材料，聚合物p(NIPAm?co?AAm)包裹層作為溫敏響應材料，吸附金球納米顆粒作為SERS探針層，選用4?ATP和DTNB作為拉曼信號分子。溫度的變化引發(fā)溫敏聚合物體積變化，導致金球納米顆粒與金殼納米顆粒之間的距離發(fā)生變化，進而引起金球納米顆粒表面修飾的4?ATP的SERS信號發(fā)生變化。利用4?ATP的SERS信號和金殼納米顆粒表面修飾的DTNB的SERS信號的比率式信號I_R（I_R=I₁₀₇₄/I₁₃₂₇）變化，實現(xiàn)對溫度的傳感，檢測結果可靠、檢測靈敏度高。

技術領域

本發(fā)明涉及微觀溫度計的制備，具體涉及一種用于細胞微環(huán)境溫度傳感的比率型表面增強拉曼光譜納米溫度計制備方法及其應用。

背景技術

體溫的維持和調(diào)節(jié)與生物體內(nèi)細胞的溫度密切相關，細胞溫度是體溫在細胞水平上的微觀體現(xiàn)，細胞內(nèi)發(fā)生的無數(shù)生理化學反應引起的溫度的改變直接決定了體溫的變化趨勢，例如細胞新陳代謝中的能量釋放、轉移和利用過程，包括遺傳物質(DNA和RNA)以及蛋白質的合成、細胞的分裂、信號轉導、肌肉收縮行為以及跨細胞膜的物質轉運等等細胞活動都存在生理化學反應引起的溫度變化。溫度不僅是細胞生理過程中的熱能變化的量度，而且溫度還影響著許多細胞過程。即使在看似恒溫的細胞環(huán)境中，輕微的溫度變化也會影響基本的生理過程，如蛋白質折疊、鈣信號傳遞、細胞膜擴散、酶催化等。因此，細胞內(nèi)溫度分析不僅可以加深對細胞各種事件的理解，而且可以在細胞水平上檢測許多疾病，使其成為早期診斷工具從而推動新的診斷與治療技術的發(fā)展。

表面增強拉曼散射(SERS)是一種高度靈敏的檢測技術，它可以克服熒光檢測的差的發(fā)光穩(wěn)定性和容易的光漂白。然而，SERS傳感技術在很大程度上依賴于SESR襯底的增強效應。不同粗糙度襯底的增強效果表現(xiàn)出顯著差異，并且不同的測試參數(shù)(激光功率、聚焦度等)和待測樣品的聚集程度都會導致測試結果產(chǎn)生顯著差異。因此，現(xiàn)有的SERS傳感器在信號輸出穩(wěn)定性、均一性方面存在不足，信號輸出的可靠性與準確度方面有待提高。SERS傳感器技術與比例信號輸出系統(tǒng)的結合正好解決了上述問題。比例信號輸出系統(tǒng)不僅可以提高檢測靈敏度，而且還能消除實驗條件造成的信號和背景干擾，提供更高的信噪比，從而使檢測結果更加可靠。目前，已開發(fā)的適用于細胞微環(huán)境的高分辨率比率式SERS納米溫度計十分有限，嚴重限制細胞溫度檢測應用。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了解決現(xiàn)有溫度計無法高靈敏地測定細胞內(nèi)微觀尺度溫度的問題，本發(fā)明的目的是提供一種用于細胞微環(huán)境溫度傳感的比率型表面增強拉曼光譜納米溫度計制備及應用方法，檢測結果可靠、檢測靈敏度高。為制備溫敏納米復合材料和微觀溫度監(jiān)測提供了新的方法，為單細胞內(nèi)溫度監(jiān)測提供了強大的工具。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術方案：

比率型表面增強拉曼光譜納米溫度計，該比率式SERS納米溫度計為多層結構，以SERS活性的金殼納米顆粒作為基底材料，聚合物p(NIPAm-co-AAm)包裹層作為溫敏響應材料，進一步吸附金球納米顆粒作為SERS探針層，選用對氨基苯硫酚(4-ATP)和5,5'-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(DTNB)作為拉曼信號分子，構建比率式SERS信號輸出系統(tǒng)。

該比率式SERS納米溫度計工作機制為：溫度的變化引發(fā)溫敏聚合物體積變化，導致金球納米顆粒與金殼納米顆粒之間的距離發(fā)生變化，進而引起金球納米顆粒表面修飾的4-ATP的SERS信號發(fā)生變化。利用4-ATP的SERS信號和金殼納米顆粒表面修飾的DTNB的SERS信號的比率式信號I_R(I_R＝I₁₀₇₄/I₁₃₂₇)變化，實現(xiàn)對溫度的傳感。