论文部分内容阅读
表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术具有测试模式多样化、应用方法灵活的优点,本文对其中两方面进行了研究,一是SERS探针的设计与应用,二是纸基SERS芯片技术的应用研究。近年来,SERS探针发展极为迅速,一个典型的SERS探针主要由3部分组成:金属纳米增强基底、拉曼报告分子、保护壳层。其中纳米增强基底和报告分子的关注度较高,而对壳层方面的研究较弱,但壳层在对生物分析过程中的灵敏度和稳定性十分重要,因此设计合成了一种新型SERS探针——聚苯乙烯(Polystyrene,PS)壳层SERS探针。PS壳层包裹的SERS探针在许多苛刻条件下显示出让人满意的灵敏度、单分散性、生物相容性和优异的结构稳定性,是一种能在生物分析和医学诊断方面显示出巨大希望的、具有商业化价值的工具。最近开发的纸芯片技术是一种经济有效的检测技术,操作简单,便于运输使用,很快与SERS的结合运用,形成一种SERS纸芯片技术,用于污染物的检测。本实验基于多种SERS测定原理,构建集成式、具有高通量检测特性的SERS纸芯片,结合便携式拉曼测试仪器,对典型爆炸物TNT、农药氯吡硫磷、重金属汞离子与镉离子等污染物进行分析检测。实现典型污染物的高灵敏、快速测试,为实现样品的功能化与灵活化检测提供了一个很有前景的平台。具体研究内容如下:第一章:具体介绍了表面增强拉曼机制、表面增强拉曼探针、表面增强拉曼纸芯片技术及表面增强拉曼技术应用研究的相关内容。第二章:具体介绍了新型SERS探针的合成及应用。它的制备方法简单,是通过聚合反应在裸露的SERS探针上包裹PS壳层,首先在贵金属纳米颗粒表面吸附拉曼报告分子,形成SERS纳米颗粒,通过聚合反应原位生长PS壳层。合成的探针具有通用性,既能包裹硫醇化类,也能包裹非巯基化类的报告分子;还能包裹各种基质(金纳米球,纳米花纳米棒和金纳米星)的内核,同时不会损失SERS探针的灵敏度。然后在各种环境中检测探针的稳定性,最后将探针用于细胞与生物成像的研究,同样表现出强而稳定的信号。第三章:具体介绍了SERS纸芯片技术的构建与应用。构建了集成式、具有高通量检测特性的SERS纸芯片,结合便携式拉曼测试仪器,运用不同的检测原理,检测多种污染物:典型爆炸物TNT、农药氯吡硫磷、重金属汞离子与镉离子。基于SERS纸芯片的测定技术有以下优点:在贵金属纳米颗粒的作用下,分子的拉曼信号最大可提高几万倍,可进行痕量分析;拉曼光谱特征性强,通过与标准光谱对比,可快速定性待测物;需样量少,无复杂试样和前处理,提高了检测限。