[发明专利]一种金纳米棒薄膜的制备方法及其传感应用

说明书

本发明公开了一种金纳米棒薄膜的制备方法及其传感应用，该金纳米棒薄膜由金纳米棒水溶液和琼脂糖水溶液充分混匀，然后真空干燥制得。所得到的金纳米棒薄膜具有非常好的均一性，并且由于水凝胶干燥过程中的收缩作用，金棒的密度可以达到金纳米棒溶液中密度的近百倍。同时，由于薄膜中琼脂糖线性高分子的存在，金棒之间具有很好的单分散性，使得制备出来的金纳米棒薄膜具有很好的光学特性。所制得的金纳米棒薄膜应用于构建可视化免疫传感器，在不同浓度目标物存在条件下，传感器显示出丰富的颜色变化，因此，可以通过目测对目标物进行可视化半定量分析。

技术领域

本发明属于材料化学和分析化学领域，具体涉及一种金纳米棒薄膜的制备方法及其传感应用。

背景技术

金纳米棒是一种尺度从几纳米到上百纳米的棒状金纳米颗粒。金纳米颗粒具有非常丰富的物理化学性质。金纳米棒的表面等离子体共振波长可以随棒的长径比变化而发生位移，从可见到近红外区域连续可调，同时具有极高的表面电场强度增强效应，极大的光学吸收、散射截面，以及从50%到100%连续可调的光热转换效率。由于它独特的光学、光电、光热、光化学、以及分子生物学性质，金纳米棒在材料科学界正受到强烈的关注，并引发众多材料学家、生物化学家、医学家、物理学家、微电子工程师等科研工作者对之进行广泛和深入的研究。

在分析化学领域，金纳米棒在DNA分子检测、可视化传感、癌症治疗和医学成像中得到广泛应用。比如，在DNA分子检测方面，人们发现长径比大于13的金纳米棒有两个特征荧光发射带：较强的743 nln和较弱的793 nm。因为长径比大的金纳米棒比长径比小的金纳米棒有更高的荧光效率，将大长径比的金纳米棒用DNA分子标记，通过测量这种标记金纳米棒溶液的荧光强度变化来观察金纳米棒上DNA探针分子与 目标DNA分子的杂交情况，从而实现对DNA杂交的检测。在癌症治疗方面， Li 等人在体外利用两种不同长径比的金纳米棒探针同时对两个待测癌细胞进行了检测和光热治疗。Durr等人利用双光子发光成像技术，用金纳米棒作造影剂来探测癌细胞。在可视化传感方面，Guo等人利用金纳米棒的独特光学性质构建了一系列能产生多色变化的可视化传感器。

需要指出的是，上述金纳米棒的应用大部分是在溶液中进行的。利用固定在固相基质中的金纳米棒来进行分析传感的报导相对较少。其中最大的一个问题之一就是如何获得高密度同时又能保持金纳米棒优异物理化学性质的固相材料。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术不足，提供一种金纳米棒薄膜的制备方法及其传感应用，该金纳米棒薄膜制备包括以下步骤：

（1）合成均一性好的金纳米棒水溶液；

（2）琼脂糖水溶液的配制：称取琼脂糖放入二次蒸馏水中，加热至90℃使之全部溶解，得到琼脂糖水溶液；

（3）金纳米棒-琼脂糖水凝胶的制备：将步骤（2）中配制的琼脂糖水溶液冷却至50±10℃，在搅拌下加入步骤（1）制备的金纳米棒水溶液，充分混匀后停止搅拌，随后立即倒入一个平底容器中，控制溶液厚度在1.0±0.5厘米，放置冷却至室温后形成金纳米棒-琼脂糖水凝胶；

（4）金纳米棒薄膜的形成：将步骤（3）制备的金纳米棒-琼脂糖水凝胶放入真空干燥箱中，真空度控制在0.1±0.05 Mpa，温度控制在25±10℃，干燥48小时，得到厚度小于100微米的金纳米棒薄膜。

所述的金纳米棒水溶液包括长径比为1~10的金纳米棒。

所述的金纳米棒水溶液的浓度为0.5-2 mM（以初始溶液中的氯金酸浓度计）；所述的琼脂糖水溶液的浓度为0.02g/ml。

步骤（3）中金纳米棒水溶液与琼脂糖水溶液的体积比介于1:10至1:1之间。

上述所制得的金纳米棒薄膜的可视化传感应用包括以下步骤：

（A）制备过氧化氢酶修饰的抗体；