[发明专利]一种四氧化三铁/金结构纳米颗粒的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种四氧化三铁/金结构纳米颗粒的制备方法及其应用。本发明所述四氧化三铁/金结构纳米颗粒，选用3,3',5,5'‑四甲基联苯胺(TMB)作为拉曼报告分子，其通过金‑硫(Au‑S)共价键结合在金表面，以产生表面增强拉曼光谱(SERS)。由于颗粒上四氧化三铁的催化作用，检测中过氧化氢可将3,3',5,5'‑四甲基联苯胺快速氧化，根据3,3',5,5'‑四甲基联苯胺分子氧化前后SERS信号的变化，可实现对H₂O₂浓度的直接检测和葡萄糖浓度的间接检测。优势在于灵敏度高，特异性强，检测时可避免样品中其它成分的干扰，而且不需要预处理，操作步骤更简单。不仅如此，对此方法进一步升级，可将其应用于检测单细胞内的H₂O₂浓度。

技术领域

本发明涉及光学测量仪器技术领域，涉及一种四氧化三铁/金结构纳米颗粒的制备方法及其应用。

背景技术

纳米科学的出现和纳米技术的发展为基于纳米材料的模拟酶的设计和构建提供了新的机会。由于模拟酶具有天然酶的活性，并易于制备和纯化，对温度、酸度和抑制剂等有更顽强的抵抗力，具有效率高，特异性强以及成本低的优点，因此，模拟酶成为近年来科学家研究的焦点。Fe₃O₄纳米颗粒具有与天然辣根过氧化物酶相似的酶活性，使得基于Fe₃O₄纳米颗粒的模拟酶成为科学研究的热点领域。

拉曼光谱是物质的“指纹”光谱，使得基于拉曼光谱的检测一般具备优异特异性；当拉曼活性分子处于贵金属表面时，其拉曼信号的强度可以提升多个数量级，这便是表面增强拉曼光谱(SERS)。SERS信号强度高，使得基于SERS的检测又具备了高灵敏度，这便是SERS相对于传统检测方法独特的优势。基于SERS的检测技术甚至可以实现对物质的单分子检测，因而被广泛应用于化学、材料及生物医学等领域。

传统检测过氧化氢和葡萄糖浓度的方法包括电化学法、分光光度法、荧光测定法等。2018年，Xie课题组采用氮化钴纳米阵列作为电化学传感器检测过氧化氢和葡萄糖，对H₂O₂的检测极限达到了1μM，对葡萄糖的检测极限达到了50nM，但是该方法易受到血液中蛋白质、血液颜色和电极污染的干扰。2017年，Chamaraja等人用磺基水杨酸作为显色探针，采用分光光度法测定过氧化氢，对H₂O₂的检测极限达到了73nM。但是该方法易受其他有色组分的干扰，要求被测物的纯净度较高；2018年，Liu课题组基于使用芳香硼酸酯作为传感单元的亚氨基香豆素衍生物，开发了一种荧光探针，对H₂O₂的检测极限达到了60nM。虽然荧光测定法可以克服之前两种方法的问题，但是易受到背景自发荧光的干扰。鉴于以上诸多的缺点，那么有必要研究出一种能够快速高灵敏检测出过氧化氢浓度的方法。

发明内容

针对传统技术存在的技术问题，本发明开发了一种基于四氧化三铁/金结构纳米颗粒的SERS超灵敏快速检测过氧化氢和葡萄糖浓度的方法。本发明开发的四氧化三铁/金结构纳米老子，四氧化三铁的粒径在30nm-60nm之间，四氧化三铁表面通过物理吸附负载的纳米金颗粒粒径为10nm-15nm之间，同一四氧化三铁颗粒表面的相邻纳米金颗粒的间距在0nm-10nm之间。

生理条件下，H2O2是一种半衰期分子，且通常浓度较低，本发明利用Fe3O4模拟酶的催化性质，实现对过氧化氢浓度的快速检测，检测时间为5min-20min之间。