[发明专利]表面增强拉曼散射活性测定基板

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有高重复性的表面增强拉曼散射(以下，称之为SERS)活性的测定基板以及使用该测定基板的表面增强拉曼光测定方法。

背景技术

近年来，在以生命科学为中心的生物领域里，测量细胞上的单一分子(例如蛋白质)，从而解释疾病的机理或者生命现象的需求变高。为了满足上述需求，需要一种在活的状态下，未标识即可观察细胞的超高灵敏度分析技术。

现在，作为生物领域中的检测方法，表面增强拉曼分光法(Surface Enhanced Raman Spectroscopy)作为组合了“通过拉曼效果的分光法”和“金属表面上的光增强效果”的用于鉴别物质的超高灵敏度分析方法受到人们的关注。拉曼效果是指，当光射入物质时，在散射的光中含有与入射光的波长不同波长的光的现象(非弹性散射)。此时的散射光称之为拉曼散射光。通过拉曼效果散射的光和入射光的能量差，对应于物质内的分子或者结晶的振动能级或者转动能级，或者电子能级的能量，因而分子或者结晶具有与其结构相应的特有的振动能量，因此，拉曼分光法，作为入射光使用单色光激光，利用调制成反映其分子固有能量状态的光的现象，从光谱中鉴别化学种类，从其散射光强度进行目的物质的定量。然而，拉曼分光法的灵敏度本质上很低，不适于微量试样的分析。

另一方面，金属纳米粒子，金属表面上的自由电子集中振动的现象即等离子体激元存在于金属表面，该表面等离子体激元与可视～近红外区域的光电场耦合，在金属纳米粒子表面使电场显著增强。利用该表面等离子体激元共鸣(Surface)，对吸附在金属纳米粒子表面的分子照射激光，可使吸附分子所产生的拉曼散射光活跃的增强，因此，表面增强拉曼分光法受到关注。作为其中的一种方法，使物质吸附在金、银等贵金属电极或者胶体(Colloid)表面，利用振动光谱比单独一分子增强的现象，进行SERS测量(专利文献1)。

该SERS测量，对于微量物质的结构解析非常有用，现在，该方法需要将数十～数百nm左右大小的银或者金等贵金属微粒子积累在玻璃基板上，而以往，需要在溶液中合成银或者金的胶体，并在用赖氨酸或者氰基修饰的基板上进行固定(非专利文献1、2、3，专利文献2)。尤其，在专利文献2中，采用了将用于防止聚集的胶体进行凝胶化，并且进行涂覆干燥，制作基板的drop&dry法，而且其成为主流。

【专利文献1】日本专利公开公报特开平7-146295号

【专利文献2】日本专利公开公报特开平11-61209号

【非专利文献1】S.Nie and S.R.Emory，Science.275，1102(1997)

【非专利文献2】K.C.Grabar，P.C.Smith，M.D.Musick，J.A.Davis，D.G.Walter，M.A.Jackson，A.P.Guthrie and M.J.Natan，J.Am.Chem，Soc.，118，1148(1996)

【非专利文献3】R.M.Bright，M.D.Musick and M.H.Natan，Langmuir，14，5695(1998)

然而，drop&dry法，测定时需要时间，而且为了迅速且准确地检测出被检体，必须在滴了被检体之后立即在非干燥状态(drop insitu)下进行检测，还不足以利用于疾病的诊断等、气相中的极微量化学种类的分析上。

这是因为，例如，银纳米粒子在溶液中具有较强的活性，而使其干燥后其纳米粒子大小发生变化，活性会下降，而且，金纳米粒子在大气中也稳定，而与银相比其SERS活性原本低，且纳米粒子分散液能够在玻璃基板上固定的密度极小。

发明内容

本发明的发明人发现，通过表面等离子体激元共鸣所产生的电场增强效果显著发生的位置(热站)，主要在于相邻金属纳米粒子或者团簇之间或棱边形状的前端等。本发明鉴于上述问题而作，其目的在于提供一种能够控制作为上述热站的金属纳米粒子的聚集状态，并且在滴了试样之后立即可以进行检测的测定基板以及利用该测定基板的测定方法。

本发明的的发明人发现，银纳米粒子或者团簇分散液在铜或者铜合金基板上立即开始聚集并且固定，从而成为能够立即测定表面增强拉曼散射光的状态。本发明的表面增强拉曼散射光测定用基板，使具有SERS活性的金属之粒径为100nm以下的纳米粒子(包括团簇)100～500ppm包含在内的分散液在具有比该金属的电极电位低(高电离倾向)的电极电位的金属基板上聚集，使其以规定的聚集状态停止聚集而成，其聚集区域形成为用于测定表面增强拉曼散射(SERS)的热站。