[发明专利]一种通过纳米超晶技术增强拉曼信号以识别微生物的方法

说明书

技术领域

本发明属于微生物的检测领域，具体涉及到光学各向异性的贵金属纳米超晶体作为高敏感表面增强拉曼基底，对微生物的微弱本征拉曼信号进行高效放大，来快速有效识别微生物的存在及种类。

背景技术

目前，普遍应用的微生物识别技术主要是平板计数法，其检测周期较长，通常需要三天到一周，并且由于其对微生物的种类识别只能依据微生物的形态导致检测不够准确，无法满足微生物快速准确的识别要求。

发明内容

本发明是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种通过纳米超晶技术增强拉曼信号以识别微生物的方法，其是一种通用性的微生物识别技术，借助纳米超晶体内部天线效应产生的高效增强拉曼能力，放大微生物微弱的本征拉曼信号，实现对微生物的免标记快速准确识别。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明通过纳米超晶技术增强拉曼信号以识别微生物的方法，其特点是：

在含光学各向异性的贵金属纳米材料的溶液中加入定向调节剂溶液，获得混合溶液；将所述混合溶液滴在硅片基底上，在避光环境中，控制环境温度和湿度，使混合溶液中的溶剂在15～30小时之间自然蒸发，即在硅片基底上形成方向可控、排布规则的三维超晶体；

将待测微生物吸附在所述三维超晶体上，利用三维超晶体等离激元场对微生物的本征拉曼信号的放大，通过增强拉曼技术检测获得待测微生物的本征拉曼信号，从而识别待测微生物的菌种类。

本发明通过纳米超晶技术增强拉曼信号以识别微生物的方法，其特点也在于：

所述光学各向异性的贵金属纳米材料为金纳米棒、金三角纳米片、金银核壳纳米棒或金银核壳三角纳米片。

所述三维超晶体为垂直于硅片基底排布的纳米棒三维超晶体、垂直于硅片基底排布的纳米片三维超晶体、平行于硅片基底排布的纳米棒三维超晶体，或是平行于硅片基底排布的纳米片三维超晶体。

所述定向调节剂溶液为NaCl的水溶液或巯基-聚乙二醇的水溶液；

当所述定向调节剂溶液为NaCl的水溶液时，所述三维超晶体垂直于硅片基底排布；

当所述定向调节剂溶液为巯基-聚乙二醇的水溶液，所述三维超晶体平行于硅片基底排布。

所述待测微生物为革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌或霉菌。

当定向调节剂为巯基-聚乙二醇时，是通过纳米晶面化学取向锚定方法对三维超晶体的方向进行控制，在这种制备技术中运用了作为光学各向异性的贵金属纳米材料其端面(对于纳米棒来说)或三角边(对于三角纳米片来说)的反应活性强于侧面(对于纳米棒来说)或三角面(对于三角纳米片来说)的反应活性，控制巯基-聚乙二醇的用量，借助金巯键强作用，取代贵金属纳米材料表面活性剂，对端面或三角边进行封堵，只留下侧面或三角面的表面活性剂用于纳米棒或纳米三角片的自组装形成三维超晶体。

当定向调节剂为NaCl时，是通过调整电解质离子活度物理吸附方法对三维超晶体的方向进行控制，在这种制备技术中，运用电解质的介入，改变了溶液中的离子活度，调节了表面活性剂包覆的贵金属纳米材料的表面活性剂的静电排斥力与内耗吸引力之间的平衡，导致了贵金属纳米材料的自组装形成三维等离激元超晶体。

与已有技术相比，本发明有益效果体现在：

1、本发明利用了纳米超晶体作为基底，直接吸附微生物，高效放大微生物微弱的本征拉曼信号，能实现对微生物的免标记快速识别，避免了微生物繁殖培养所耗费的长周期的过程；

2、本发明方法具有通用性，不介入任何光学探针，避免微生物化学或生物功能化繁琐的过程，识别方法简单，具有广泛的普适性；

3、本发明通过定向调节剂的选择，可以获得方向可控的三维超晶体。

附图说明

图1为光学各向异性金银核壳纳米棒的垂直硅片基底排布的纳米棒三维超晶体的扫描电镜图；

图2为大肠杆菌吸附在垂直硅片基底排布的金银核壳纳米棒三维超晶体的扫描电镜图；

图3为运用垂直硅片基底排布的金银核壳纳米棒三维超晶体a和非超晶体b对大肠杆菌的增强拉曼识别；

图4为光学各向异性金三角纳米片的平行硅片基底排布的纳米片三维超晶体的扫描电镜图；

图5为运用金三角纳米片的平行硅片基底排布的纳米片三维超晶体对酵母菌的增强拉曼识别。

具体实施方式

实施例1：通过金银核壳纳米棒三维超晶体增强大肠杆菌的本征拉曼信号以识别大肠杆菌