[发明专利]金纳米双锥阵列基底及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金纳米双锥阵列基底及其制备方法和应用，所述金纳米双锥阵列基底包括基片以及装载于所述基片表面、由金纳米双锥组装形成的薄膜，所述金纳米双锥的表面修饰有亲水性配体和疏水性配体。所述金纳米双锥阵列基底的拉曼信号强，对环丙沙星的选择性高，可检测待测样品中痕量的环丙沙星，应用前景好。

技术领域

本发明涉及表面增强拉曼散射基底技术领域，特别是涉及一种金纳米双锥阵列基底及其制备方法和应用。

背景技术

环丙沙星(CIP)属于第三代喹诺酮类抗菌药，具有抗菌活性强，毒性低且不易产生耐药性等优点，因此成为广泛使用的抗生素之一。目前，用于CIP的定性定量检测的方法包括紫外-可见光分光光度法、荧光法、毛细管电泳、微乳液电动色谱法、高效液相色谱法及其联用技术，虽然这些方法具有各自的优势，但都存在一定的局限性，例如仪器成本高、检测耗时长、样品需经过复杂的前处理过程等。

表面增强拉曼散射法(SERS)作为一种新型的光谱检测分析技术，具有灵敏度高、操作简单，可对待测物质进行现场、快速、无损、在线分析检测等优点。但现有技术的SERS基底的灵敏度和重现性无法满足应用要求，很难应用于痕量环丙沙星的检测。

发明内容

针对现有技术问题，本发明提供了一种简单的金纳米双锥(AuNBPs)阵列基底及其制备方法和应用，所述金纳米双锥阵列基底具有显著的SERS信号，并成功应用于样品中痕量环丙沙星的检测。

本发明提供的AuNBPs阵列基底，包括基片以及装载于所述基片表面、由AuNBPs组装形成的薄膜，所述AuNBPs的表面修饰有带有巯基的亲水性配体和疏水性配体。

在表面增强拉曼散射(SERS)中，当两个或几个等离子体(纳米粒子)之间的距离足够近时，电磁场发生耦合产生“热点”效应，使周围材料或目标分子的拉曼信号增强。

本发明中，AuNBPs阵列基底上AuNBPs的紧密排列程度决定了其近场耦合中热点的密集程度，而排列的效果主要受到AuNBPs的尺寸、形状、各金锥的间距等的影响。通过选择合适的配体分子分别修饰金纳米双锥，从而调节金锥之间的范德华力、静电相互作用以及金锥的亲疏水作用，一方面保证Au NBPs阵列的规整度，另一方面配体修饰完成后因表面配体的长度可以调节金锥之间的间距，因此使阵列结构中的金锥排列更紧密。

规整度指各AuNBPs的排列具有相同的取向，选择带有巯基的亲水性配体和疏水性配体共同修饰AuNBPs的表面，一方面有利于降低AuNBPs之间的静电斥力，增强之间的范德华力，使AuNBPs的肩并肩的组装方式远多于头对头的组装方式；另一方面疏水性配体使得AuNBPs与水相的表面张力增加，亲水性配体与油相的表面张力增加，从而使垂直于界面的取向成为体系自由能更低的构象，提高紧密排列的规整度。

AuNBPs的离子性质在很大程度上依赖于其物理性质，如尺寸和长径比，具有横向和纵向等离子共振模式，其中横向等离子共振波长取决于AuNBPs的直径，并且只能在相当窄的光谱范围内变化，而纵向等离子共振波长在一定范围内与长径比呈线性关系。本发明采用的AuNBPs的直径为17～23nm，长径比(AuNBPs的最大长度与直径的比值)为4～5，具有良好的光学特性和单分散性，能够为制备Au NBPs阵列基底提供良好的原料基础。

可选的，所述亲水性配体为聚乙二醇甲醚巯基、聚乙烯吡咯烷酮中的至少一种；所述疏水性配体为十六烷硫醇、聚苯乙烯、十二烷硫醇中的至少一种。

优选的，所述亲水性配体为聚乙二醇甲醚巯基(PEG-SH)，所述疏水性配体为十六烷硫醇(C₁₆-SH)。由于配体带有巯基，相比于CTAB，巯基与金有更强的相互作用，可形成牢固的Au-S键，而且聚乙二醇甲醚巯基和十六烷硫醇的分子量相差较小，有利于在AuNBPs表面形成规整的包裹层。