[发明专利]一种可以定量检测多氯联苯的表面增强拉曼光谱的方法

说明书

技术领域

   本发明内容主要包括制设计和制备连接了PCB适配体单链DNA的金包裹二氧化硅的核壳型纳米颗粒，利用其适配体单链DNA的表面增强拉曼散射光谱的变化特征，对PCB实现特异性和和定量化的测量和分析。

背景技术

多氯联苯（PCB：Polychlorinated biphenyls）是一种环境中不易分解的有机物，大多数有毒，并会在生物体中富集，从而引起环境污染，对动物和人类的生存造成危害。对于监测和定量分析PCB，传统方法包括气相色谱，液相色谱，液质联用等方法等。光谱的方法也受到人们的重视，比如有磷光及荧光方法进行PCB检测。但以上的方法中，色谱及质谱的方法样品制备过程复杂，需要对操作人员进行专业培训；荧光的方法灵敏，但荧光光谱一般不具备特异性的指纹特征，需要其它辅助手段。

表面增强拉曼散射(SERS：Surface Enhanced Raman Scattering)技术是一种近年来发展很快的无损、痕量测量技术，它是在具有纳米级粗糙度的贵金属颗粒或溶胶表面，在激光的照射下，吸附分子的拉曼散射信号大幅度增强的现象。与传统的拉曼光谱方法相比，灵敏度一般可以提高6-7个量级，甚至可以达到单分子测量水平。表面增强拉曼光谱技术不仅具有高灵敏，而且可以提供待测物的“指纹信息”，并且是一种无损检测手段，非常适合对各种化学分子进行无损、痕量检测。不过，利用SERS进行定量化测量仍然是在实际应用中待解的难题。本发明目的就是应用表面拉曼光谱方法，通过设计一种新的、能特异性识别PCB、同时又能产生强的SERS效应的纳米材料或基底，并利用SERS光谱中特殊的光谱指标，从而对PCB进行特异性和定量化的检测。

发明内容

本发明属于生化分析检测领域，涉及制备表面用多氯联苯（PCB）适配体单链DNA进行修饰的金包裹二氧化硅纳米材料，该纳米材料适合用红外激光得到表面增强拉曼光谱（SERS），可以对相应的多氯联苯PCB进行免标记、特异性、痕量、定量的检测，其准确性和灵敏度较高。该方法在环境中污染物检测方面有应用前景。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种可以定量检测多氯联苯的表面增强拉曼光谱的方法，包括以下步骤：

（1）首先，采用分步的方法制备均匀的金包裹二氧化硅纳米颗粒其等离子体激元共振吸收在700nm-760nm之间，然后利用偶联剂将核壳结构纳米颗粒固定在石英玻璃片上构建SERS基底；

（2）将PCB的适配体DNA在一端连接巯基，这样，可以通过巯基共价修饰连接到纳米颗粒的金壳层表面，连接过程中，可以通过调节DNA的浓度，控制DNA在金属表面的数量及状态；

所述的PCB的适配体为一种DNA，其序列可以通过SELEX方法得到；

（3）把制备的SERS基底浸泡在含有PCB的溶液中，等待足够时间后取出，用去离子水清洗，然后进行拉曼光谱测量，测量时，可用红外激光激发样品，通过分析某些特征拉曼峰的光谱强度比值从而实现对PCB的定量检测。

本发明的优点是：

所制备的纳米颗粒形态均一性好，并适合用红外激光（如：785 nm）得到表面增强拉曼散射效应（这样可以有效避免和减少来自样品背景荧光的干扰）；

在其表面控制连接了被称为核酸适配体的特殊单链DNA（例如，对PCB77来说，其序列含有多个鸟嘌呤G，可能构成G四聚体结构，它可以特异性识别和捕获PCB77；

利用表面增强拉曼散射光谱，通过分析某些特征拉曼峰的光谱强度比值（例如，对PCB77的测量，可以用I(660cm^-1)/I(736cm^-1)，I(1457cm^-1)/I(736cm^-1)等光谱指标分析），从而实现对PCB的高灵敏度、高特异性、痕量、无损、定量检测；

本发明中制备的金包裹二氧化硅纳米颗粒形貌和粒径均一性好，其等离子体激元共振吸收出现在750nm处，在785nm^-1激光激发下有较强SERS增强效应；经过处理的单链DNA在基底的表面具有高度统一的状态，当适配体与PCB作用时，单链DNA会发生构象改变，其拉曼光谱强度变化的大小与被适配体捕获在金壳层表面的PCB数量成一定的比例关系，从而基于SERS技术可以做到对PCB特异性和定量化的测量。

附图说明

图1为基于表面增强拉曼散射光谱，对PCB进行定量检测技术路线示意图；