[发明专利]一种表面增强拉曼光谱检测基底及其应用

说明书

本发明提供了一种表面增强拉曼光谱检测基底及其应用，本发明通过对基底上的金属纳米粒子或金属微纳结构表面包裹第一介质层和第二介质层，既能有效隔绝金属纳米粒子或金属微纳结构与外界化学环境的直接接触，还能显著增强泪液的拉曼信号强度，有助于利用表面增强拉曼效应实现对人体眼部感染源的有效检测。

技术领域

本发明具体涉及一种表面增强拉曼光谱检测基底及其应用。

背景技术

眼睛感染指细菌、病毒、真菌、寄生虫等病原体侵入人体眼部所引起的局部组织炎症反应。最常受到感染的部位包括眼皮睑、结膜、角膜和巩膜。眼部感染原因很多，包括眼外伤、不注意眼部卫生、用手揉眼睛、人群之间的接触传染等引起的细菌或病毒感染等。不同病原体引起的眼部感染潜伏期长短不一，病程发展也是急慢不一。目前临床上针对眼部感染的诊断主要依靠病史及、眼部体征以及医生的临床经验，很容易混淆发病原因。特别是在疾病早期，临床特征不明显，导致误诊或漏诊，造成错误用药，往往会耽误病人病情的发展。

眼部感染临床诊断普遍及主要使用的诊断仪器为裂隙灯。裂隙灯发明于1911年，使用至今，但使用裂隙灯诊断只能依靠医生的经验主观判断感染是由细菌、病毒还是真菌引起的，治疗效果与诊断分类结果息息相关。眼感染性疾病病因的确诊常常须进行细菌或真菌培养、病毒PCR扩增、共聚焦显微镜检查等手段：对疑似细菌感染的确诊要对泪液进行培养作为评判依据；对疑似真菌的感染要采用真菌培养和共聚焦显微镜检查的方法作为评判依据；对疑似病毒感染要采用病毒核酸杂交和聚合酶链反应作为评判依据。这些相关检查不仅费时长、价格昂贵，而且由于泪液取样量少，上述确诊检查方法的成功率并不高。因此往往临床医生在使用裂隙灯诊断后，就通过主观判断下药治疗。只有在治疗效果不明显时，再做进一步的确诊检测，耽误了病情的有效治疗也增加了患者的负担。

眼部感染缺乏客观、快速、有效的检测手段，现有确诊检测手段耗时长、费用高，眼部感染检测急需引入新的方法。

拉曼光谱，是一种散射光谱。拉曼光谱分析法是基于拉曼散射效应，对与入射光频率不同的散射光谱进行分析以得到分子振动、转动方面信息，并应用于分子结构研究的一种分析方法。拉曼光谱对于分子键合以及样品的结构非常敏感，因而每种分子或样品都会有其特有的光谱“指纹”。这些“指纹”可以用来进行化学鉴别、形态与相、内压力/应力以及组成成份等方面的研究和分析。拉曼光谱技术作为一种新型的定性、定量光学技术，有着非侵入性、检测所需样本体积小等优势。

拉曼光谱虽然有被报道应用于特定病菌检测，如HIV、轮状病毒等，但将拉曼光谱用于眼科感染源分类检测还未见报道。

为提高检测的灵敏度，可以使用表面增强拉曼来提高拉曼信号强度，表面增强拉曼的光谱增强效应主要来源于局域表面等离子体激元共振效应，即局域电磁场增强。当激发光的波长满足金属中导带电子的共振频率要求时，一定结构的纳米级金属表面会激发表面等离子体激元共振，金属表面的谐振相互作用产生较强的局域光电场，以此增强处于局域光电场中的分子的拉曼信号。表面增强拉曼可以通过在检测基底上涂覆纳米颗粒或加工微纳结构实现。

专利CN101629909A中提及使用“将样品材料引入含有纳米颗粒的样品溶液中”检测化学物或生化物物质。由于眼部分泌物或泪液所处人体部位的特殊性，样本提取量很少，在微升量级，所以眼部分泌物或泪液中所含感染源物质或其分泌物及代谢产物的含量更低。使用专利CN101629909A中提及的液态纳米颗粒溶液检测未经富集的痕量物质，由于纳米颗粒与待测物结合的可能性、均匀性等问题，当激光束照射样品溶液中的纳米颗粒时，从纳米颗粒的散射光获得的拉曼光谱无法保证含有痕量物质的拉曼信号，使这种方法不具备可行性。

同时，裸露的纳米级金属表面可与眼部分泌物或泪液产生化学反应，或是对眼部分泌物或泪液中的各成分的吸附力具有选择性，因此直接将眼部分泌物或泪液与微纳结构的金属表面接触，由于纳米颗粒与待测物结合的可能性、均匀性等问题，在实际操作中会影响检测结果的稳定性及可重复性。

发明内容