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表面增强拉曼散射(SERS)技术具有灵敏度高、适用范围广和检测快速等优点,然而,在实际生物样品的应用中,环境的干扰易导致拉曼分子的脱吸附,并影响SERS检测的稳定性和重现性。核壳结构纳米材料具有多功能、可调、生物相容性、可控性等优点,已被广泛应用于药物传递和释放、生物成像、光谱学等领域。为了提高纳米探针的稳定性,我们将拉曼分子置于核壳材料内部,制备了核-拉曼分子-壳结构纳米材料。此外,我们开发了一种新型的SERS检测方法,实现了拉曼分子对目标物的无接触式隔空检测。该检测机制不同于以往的直接接触式检测,而是利用外部的壳作为信号开关,不影响内部拉曼分子的性质和结构,保持了其高度的稳定性。通过目标物调控信号开关,并间接调控拉曼分子的信号,实现了活细胞和血液中的SERS分析。主要研究内容如下:(1)通过探讨壳层厚度和种类对SERS性能的影响,证明了壳层结构可以阻碍激光或者SERS信号的穿透,从而使得检测信号大大降低。首先,基于拉曼信号分子标记的金核,构建了多种核壳结构纳米材料,并探究了壳层厚度、种类与SERS信号强度的关系。将两种拉曼信号分子4-巯基吡啶(SH-Mpy)和4-巯基苯甲酸(SH-MBA),通过金硫键结合到金核表面,并合成了多种壳结构(金、银、氧化锌、二氧化锰)。对于贵金属壳层而言,随着壳厚度变大,SERS信号会呈现先增强后减弱的趋势。然而,对于非贵金属壳层,随着壳厚度变大,SERS信号会呈现逐渐减弱的趋势。(2)基于二氧化锰和双层金的壳核纳米颗粒,实现了细胞内谷胱甘肽比率型SERS检测。首先,将吡啶分子嵌入到Au核和Au壳之间,合成了Au-Mpy-Au@MnO2纳米探针。该SERS纳米探针产生了较强的SERS“热点”,而且避免了外部环境对吡啶拉曼分子的干扰;二氧化锰壳在610 cm-1左右有特征信号峰,它不仅可以作为阻滞剂以减弱内部吡啶的SERS信号强度,还可以作为拉曼参考值来校正来自工作条件的干扰。当有谷胱甘肽(GSH)加入时,GSH与二氧化锰反应,此时二氧化锰的信号强度减弱,吡啶的信号增强。以吡啶和二氧化锰的信号比值和GSH的浓度做线性关系图,GSH的浓度越大,所得比值越大。此外,基于毛细管测样的SERS技术,仅需2μL的样品足以进行均匀的SERS分析。(3)基于上述的二氧化锰和双层金的壳核纳米颗粒,对微量血清中的碱性磷酸酯酶(ALP)进行比率型检测。利用二氧化锰和抗坏血酸(AA,ALP酶解产物)的氧化还原反应,对ALP酶实现了快速的紫外和拉曼检测。当ALP存在时,二氧化锰壳逐渐被降解,同时纳米探针的紫外吸收峰位置会逐渐蓝移,利用紫外吸收峰位作为信号,可实现对高浓度ALP的紫外检测。此外,利用吡啶和二氧化锰的拉曼强度比作为信号,可实现对低浓度和高农速ALP的SERS检测。借助该比率型纳米探针和毛细管SERS技术,我们的分析系统实现了微量样品中ALP的快速SERS检测,并实现了血清中的ALP检测。