[发明专利]一种表面增强拉曼散射探针的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高表面增强拉曼散射(Surface enhanced RamanScattering，SERS)活性的聚乙烯吡咯烷酮(Polyvinylpyrrolidone，PVP)包裹的聚集银纳米探针的制备方法，及其应用于调控银纳米粒子的聚集程度和细胞内的SERS检测。更一般地涉及金属纳米材料，聚合物材料。

背景技术

近年来，通过设计具有一定功能的光学探针来检测生物样品一直是研究的热点。荧光探针是传统的光学探针，经过长时间的发展，荧光探针已经得到了广泛应用。然而荧光探针具有激发光谱较窄，样品容易光漂白，荧光染料浓度过高对生物样品有毒性等缺点。与传统的荧光光谱检测手段相比，表面增强拉曼散射技术(Surface enhanced Raman scattering，SERS)具有谱线窄，有效淬灭荧光背景干扰，能够提供探测样品的指纹信息，以及样品不易光漂白等优点。不仅如此，由于表面增强拉曼散射对拉曼信号巨大的增强效应(10⁵-10⁶倍甚至更高，使得样品的检测浓度可以很低甚至达到单分子量级。目前基于表面增强拉曼散射技术的纳米结构和纳米器件已经成为探测和分析生物样品的有利工具。尽管有许多具有很高灵敏度的SERS探针被报道，具有良好稳定性和生物兼容性的探针却不多见。使金属纳米粒子聚集可以提供更多“热点”从而显著提高SERS强度，然而过度的聚集会导致金属纳米粒子形成大的不稳定团簇并且迅速沉淀。在细胞、组织乃至活体的应用对SERS探针的要求更高，不但要求探针具有很高的SERS增强效果，能在较小的激发光功率条件下采集到SERS信号，而且要求金属纳米粒子的大小尺寸不能过大，否则会引起细胞损伤。而且需要探针具有良好的化学稳定性和生物兼容性。要满足上述要求，SERS探针通常会进行表面修饰来提高性能。目前SERS探针的表面修饰主要有两种方法：包裹二氧化硅和包裹聚合物。包裹聚合物的方法也有很多种，相比于其他的包裹聚合物的方法，包裹聚乙烯吡咯烷酮的方法操作简单，成本低廉，可重复性好，可以有效控制探针尺寸，优化SERS信号强度，而且具有良好的化学稳定性以及生物兼容性。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种尺寸大小可控、SERS信噪比高、化学稳定性好、制备简单以及具有很好的生物兼容性的表面增强拉曼散射探针的制备方法。

技术方案：为了实现上述目的，本发明的制备工艺流程为：选用银胶溶液作为原料，氯化钠作为聚集剂，将聚乙烯吡咯烷酮包裹在银聚集体表面；具体方法是通过将拉曼标记物按照与银胶溶液体积比1∶1000-1∶100加入银胶溶液中在搅拌条件下混合均匀，再加入氯化钠溶液使混合了拉曼标记物的银胶溶液聚集成二至五个粒子的聚集体，最后加入聚乙烯吡咯烷酮溶液，继续搅拌5-15分钟后用孔径规格为100-220nm的滤器将所得的溶液过滤即得到表面增强拉曼散射探针；该探针为水溶性胶体溶液。所述的拉曼标记物为能够以静电吸附或者共价键结合的方式处于银纳米粒子的表面，在激发光的照射下产生强烈的拉曼散射信号的分子。所述的拉曼标记物的浓度为10^-2M～10^-6M。

有益效果：本发明的优点如下：

其一是本发明的SERS探针的尺寸大小可控，既使得银纳米粒子聚集产生热点保证了表面拉曼散射的巨大增强效应又使得了探针的聚集程度在2-5个银纳米粒子之间，整体的尺寸在220纳米以内，从而保证了该探针在细胞中的应用不会引起细胞膜的机械性损伤。

其二是本发明的SERS探针具有优良的化学稳定性。制备好探针溶液在避光室温静置的条件下至少可以保持稳定长达两个月，即使在更长的保存时间中出现了少量沉淀，经过简单的用手摇晃探针溶液可以立刻恢复均匀。

其三是本发明的SERS探针制备过程操作简单，可重复性好，成本低廉，环境友好。探针的制备所需原料中，聚乙烯吡咯烷酮是一种价格低廉的高分子聚合物，无毒，被广泛应用于工业以及医药领域。银纳米粒子和拉曼标记物也只需要极少量就可以完成探针的制备。

其四是本发明的SERS探针具有很高的灵敏度，在较小的激发光功率(2.3毫瓦)入射下可以实现细胞内SERS检测。探针还具有良好的生物兼容性，对细胞的毒性很小。

附图说明

现结合附图对本发明做出说明。附图中采用以罗丹明6G和4巯基苯甲酸作为拉曼标记物为例进行说明。