[发明专利]一种中空金纳米粒子传感膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种中空金纳米粒子传感膜及其制备方法，其是一种局域表面等离子共振光谱传感膜，可进一步构建化学及生物传感器。

背景技术

局域表面等离子共振（localized surface plasmon resonance，简称LSPR）是贵金属纳米粒子的一个重要的性质，如金纳米粒子在紫外－可见光谱上显示强的吸收峰。局域表面等离子共振吸收光谱不仅与贵金属材料的种类、组成、形状、结构、大小有关外，而且对周围环境介质极其敏感，因此可以用于传感领域。局域表面等离子共振传感器体积小、易于集成、成本低、可以通过简单的设备来实现生物传感（如各种分光光度计），对温度不敏感，具有高灵敏度、高选择性、实时检测和无标记操作等优点。因此，局域表面等离子共振传感器在临床医学、临床检验与疾病诊断、生物化学、环境化学、食品快速检测等方面有广泛的应用前景。

通常，球形金纳米粒子的局域表面等离子共振峰位于520 nm左右，其所制备的LSPR传感器灵敏度低，分析性能较差。而中空结构的金纳米粒子的LSPR峰移至近红外区（约800 nm），有利于提高金纳米膜的传感灵敏度，降低生物组织和血样背景对测定的干扰，可用于血样等生物样品的直接检测。

现有的制备中空金纳米粒子传感膜的方法为：采用有机粘接剂将预先制备好的带有有机稳定剂的中空金纳米粒子固定于固体基底（如玻璃）表面。然而，由于该方法需要使用有机稳定剂及粘接剂，不利于金纳米粒子表面的进一步功能化，限制了其在生物传感器上的应用。

发明内容

本发明目的是提供一种中空金纳米粒子传感膜及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种中空金纳米粒子传感膜的制备方法，包括如下步骤：

(a) 采用电化学法直接在ITO导电玻璃表面沉积银纳米粒子；作为模板；

(b) 采用HAuCl₄置换银纳米粒子，将金沉积于银纳米粒子的表面，同时溶解银纳米粒子，即可得到中空金纳米粒子传感膜。

上文中，所述步骤(b)中，金在置换银纳米粒子的过程中，银纳米粒子同时溶解，最终银纳米粒子可能会有部分残留，如需要可用硝酸或高氯酸去除。

本发明采用透明的ITO导电玻璃为固体基底，先采用电化学还原法将银纳米粒子直接沉积于固体基底的表面，然后用金置换，得到中空金纳米粒子，最终制得中空金纳米粒子传感膜。

上述技术方案中，所述步骤(b)中，置换反应的温度为45~55℃，反应时间为20~40 min。

本发明同时请求保护由上述制备方法得到的中空金纳米粒子传感膜。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

1．本发明实现了中空金纳米粒子在透明导电玻璃表面的固定化，无需加入任何有机稳定剂和粘接剂，表面清洁，有利于金表面的进一步功能化，制备LSPR生物传感器。

2．实验证明，本发明制得的中空金纳米粒子传感膜对不同溶剂折光率的响应达到了277nm/RIU，与相同大小的实心金或银纳米颗粒相比，其灵敏度提高一倍以上。

3．本发明的中空金纳米粒子的局域表面等离子共振峰位于约800 nm，进入了生物组织和血液样品的透明区，有利于对这些生物样品的测定，减小背景的影响。

4．本发明的制备方法简单，易于操作，适于推广应用。

附图说明

图1是本发明实施例一中银纳米粒子(AgNPs)与中空金纳米粒子(HGNs)的紫外－可见光谱图；

图2是本发明实施例一中银纳米粒子的扫描电镜（SEM）图；

图3是本发明实施例一中中空金纳米粒子的扫描电镜（SEM）图；

图4是本发明实施例一中银纳米粒子(AgNPs)与中空金纳米粒子(HGNs) 在不同折光率的溶剂中的LSPR峰位移曲线图；

图5是本发明实施例一中传感膜的LSPR位移与11-巯基十一烷浓度的关系图；

图6是本发明实施例一中中空金纳米粒子（a）及修饰AMTPS（b）、生物素（c）、及结合链霉亲和素（d）后的紫外－可见光谱图；

图7为图6的测定链霉亲和素的工作曲线图；

图8是本发明实施例一中中空金纳米粒子（a）及修饰羊抗anti-h-IgG（b）、及结合抗原h-IgG（c）后的紫外－可见光谱图；

图9是图8的测定h-IgG的工作曲线图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例一