[发明专利]一种微生物纤维素膜/纳米贵金属复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种微生物纤维素膜/纳米贵金属复合材料及其制备方法和应用，本发明通过贵金属盐和还原剂在微生物纤维素膜的纳米纤维网络结构中原位生长纳米贵金属粒子，利用微生物纤维素膜的超精细三维网络状结构限制贵金属粒子的生长，使形成的纳米贵金属粒子均匀的分布在微生物纤维素膜的纳米级孔洞中并黏连在纤维束上，最后经过脱水干燥处理得到具备良好表面增强拉曼光谱散射效应的表面增强拉曼散射基底。本发明的制备工艺安全、条件温和、操作简单、原料廉价，所准备的材料可以作为表面增强拉曼基底用于蛋白质类生物大分子的快速检测，具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及光谱学分析检测技术领域，更具体地，涉及一种具有表面增强拉曼散射效应、用于检测蛋白质的微生物纤维素膜/纳米贵金属复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

拉曼光谱是一种散射光谱，它是由印度物理学家Raman C.V.在1982年发现的。拉曼光谱测量的拉曼频移是表征物质分子振动-转动能级特性的一个物理量，通过对物质的拉曼光谱分析，能够从分子水平上了解物质的结构、特性及其变化规律等信息，所以拉曼光谱被广泛应用于各种领域。蛋白质是维系生物体正常生命活动的重要成分，阐明其结构具有重要的生物学意义，拉曼光谱被认为是研究蛋白质等生物大分子的有效分析手段，拉曼光谱技术能用于从固体到稀溶液等各种形态的样品，并且对样品没有破坏性(伍林等，光散射学报，2005,17(2):180-186；王敏等，激光生物学报,2007,16(4):516-520)。然而，蛋白质较弱的拉曼光谱强度限制了拉曼光谱法在蛋白质研究领域的应用。所以，研究拉曼散射信号的增强方法对于促进拉曼光谱的应用是至关重要的。

表面增强拉曼散射(SERS)效应是实现上述拉曼散射信号增强的可行方法之一，是一种具有高灵敏度的表面检测谱学技术。一般情况下，SERS效应是通过发生在贵金属纳米结构材料附近的电磁场的局部放大而引起拉曼散射的急剧增加，这种放大是由局部表面等离子体共振激发引起的，这些现象通常是使用由贵金属制成的等离子体纳米粒子组成的SERS基底来实现的。目前研究已发现具有SERS效应的贵金属纳米结构材料主要有纳米银、纳米铜、纳米铂、纳米钯、纳米铑和纳米铱等(罗丹等，光谱学和光谱分析，2018,38(10),3112-3116；Kucheyev S.O.,et al.,Applied Physics Letters,2006,89(5):053102；Markin A.V.,et al.,TrAC Trends in Analytical Chemistry,2018,108:247-259；ShinJ.H.,et al.,RSC Adv.2016,6(75):70756-70762；Bhuvana T,et al.,Small(Weinheim ander Bergstrasse,Germany),2008,4(5):670-676；Li Y.Y.,et al.,Journal ofUniversity of Science&Technology Beijing,2013,35(5):642-650；Chakrapani K,etal.,Chemical Communications,2014,50(23):3061)。

传统的SERS基底的制造往往需要昂贵、耗时和高度专业化的制造技术(ErikaR.S.,et al.,Advanced Optical Materials,2018,1800548)，并且SERS基底也不能满足现场检测对于快速、便捷传感的要求。因为大多数具有SERS效应的活性层是建立在刚性基底上，比如玻璃或者硅片，这样不能直接从不同形状和粗糙度的固体表面收集分析物。由于柔性SERS基底可以通过接触变形与各种曲面相结合来收集分析物，具有良好的应用前景(Cong W,et al.,Talanta,2019,191:241-247)，因此，近年来柔性SERS基底正逐渐成为SERS技术领域的一个重要研究方向。相关研究人员己经制备了一系列柔性SERS基底，主要包括：(1)基于纤维纸制备的SERS基底；(2)基于柔性聚合物制备的SERS基底；(3)基于碳纳米管及石墨烯制备的SERS基底。