[发明专利]作为表面增强拉曼散射基底的微凝胶及其制备方法和用途

说明书

本申请公开了作为表面增强拉曼散射基底的微凝胶及其制备方法和应用，微凝胶呈颗粒状，其颗粒包括内层的金纳米双锥粒子、包覆在金纳米双锥粒子表面的银纳米和外层的透明质酸水凝胶。其制备方法包括以下步骤：提供金纳米双锥粒子溶液，与还原剂和银离子溶液混合进行还原反应，分离获得沉淀物；将所述沉淀物复溶于水，与透明质酸钠混合进行缩合反应，制得所述微凝胶。所述微凝胶与待测样品直接混合，进行表面增强拉曼散射检测，无需对样品进行前处理。本申请的微凝胶的制备方法简单，易操作，适合大面积推广。

技术领域

本申请涉及表面增强拉曼散射检测领域，特别是涉及一种作为表面增强拉曼散射基底的微凝胶及其制备方法和用途。

背景技术

表面增强拉曼散射(SERS)是一种高灵敏度的原位分析技术，当一些分子被吸附到粗糙的金属(Au、Ag、Cu等)表面时，其拉曼散射强度会显著提高。

纳米粒子如金纳米粒子已被用作传统的SERS基底，由于纳米粒子(NPs) 在复杂样品中分散性差，导致检测结果重复性较差，限制了它们的广泛应用。为解决此问题，Shin-Hyun Kim教授课题组利用毛细管微流控技术制备了微米级凝胶，可用于对复杂混合物的分析检测。Luis M.Liz-Marzán教授课题组在2010 年利用聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAm)对纳米棒和纳米球进行包裹制备得到微凝胶，但这些制备方法往往需要精密设备的调控以及较为复杂的操作。

发明内容

本申请针对微凝胶的制备方法较为繁琐，需要精密设备的调控，不合适广泛推广的问题，提供了一种作为表面增强拉曼散射基底的微凝胶。

作为表面增强拉曼散射基底的微凝胶，所述微凝胶呈颗粒状，微凝胶颗粒包括内层的金纳米双锥粒子、中间层的包覆在金纳米双锥粒子表面的银纳米和外层的透明质酸水凝胶。

金纳米双锥是一类具有优越光学性能的金纳米粒子，其结构由两个五棱锥组成，由于两端尖锐产生的“避雷针效应”，其电场强度和折射灵敏度优于金纳米棒和金纳米球。

银纳米是指纳米级的金属银单质，银纳米可以增强金纳米双锥的表面电场效应，提高其作为SERS基底用于定量分析的可行性。

透明质酸钠是一种富含羧基的聚合物，在经过活化剂活化后可以与金纳米双锥@银纳米粒子表面的氨基发生脱水缩合反应，进而获得具有分子选择功能的透明质酸水凝胶层，将大分子阻断在水凝胶之外，让目标小分子顺利进入水凝胶内部，到达金纳米双锥@银纳米粒子表面，具有直接检测复杂混合样品中小分子的潜力。

所述大分子物质是指流体力学直径大于7nm的物质，包括蛋白质等，所述小分子是指流体力学直径小于1nm的物质，包括罗丹明6G等。

所述的流体力学直径指与测定的不同分子的扩散系数相对应的运动颗粒的直径。在凝胶体系中，混合溶液中的大分子受凝胶孔径大小的限制，不能进入凝胶的内部，而小分子不受阻碍，能迅速到达凝胶内部。

可选的，所述微凝胶颗粒的粒径为300-330nm。

本发明还提供了一种所述微凝胶的制备方法，包括以下步骤：

提供金纳米双锥粒子溶液，与还原剂和银离子溶液混合进行原位还原反应，分离获得沉淀物；将所述沉淀物复溶于水，与透明质酸钠混合进行缩合反应，制得所述微凝胶。

所述还原剂为聚乙烯亚胺，由于聚乙烯亚胺分子结构上带有大量氨基(伯胺和仲胺)，具有很强的还原性，能够将银离子原位还原成纳米银单质。

所述聚乙烯亚胺具有螯和金纳米双锥@银纳米粒子的能力，其结构上还带有大量的氨基(-NH₂)，能与透明质酸钠上的羧基(-COO^-)在活化剂1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/N-羟基琥珀酰亚胺(EDC/NHS)的作用下，形成酰胺键，得到透明质酸水凝胶。因此，透明质酸水凝胶能够包裹在金纳米双锥@银纳米粒子的外层。