[发明专利]一种基于Au@Ag核壳纳米粒子负载硅纳米线阵列及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种基于Au@Ag核壳纳米粒子负载SiNWs(SiNWs‑Au@Ag)的制备方法，以及一种适配体修饰的金银双金属SERS标签(Apt‑SERS tag)的制备方法，并且利用这两种材料以及LIBS和SERS检测技术实现水中细菌的高效捕获及快速检测。

技术领域

本发明属于环境生物监测技术领域，具体涉及一种基于Au@Ag核壳纳 米粒子负载硅纳米线阵列及其制备方法和用途。

背景技术

水源性致病菌及相关疾病已成为公共卫生和人类健康的主要威胁之一， 消除及检测水源性致病菌是改善水质和评估微生物污染的关键。随着纳米科 技的快速发展，具有特殊形貌和优异表面性能的纳米材料被广泛用于生物技 术和生物医学等领域，借助于纳米材料人们已开发出了一些能够选择性去除 或捕获细菌的方法，这些方法大多使用抗生素或抗体为作为特异性识别元件 对纳米材料进行修饰(参见Analytica Chimica Acta2017,987,91-97；ACS Applied Materials&Interfaces 2013,5(21),10874-10881；ACSNano 2008,2(9), 1777-1788；Analytical Chemistry 1993,65(15),2036-2039)，不仅修饰过程复 杂成本高，而且可能出现抗生素耐受性增加的风险。因此，细菌的消除或捕 获方法仍有改进的余地。

近年来，垂直排列的硅纳米线阵列(SiNWs)由于其特殊形态及物理化 学性质而成为众多研究领域的热点，研究发现细菌不仅可以识别SiNWs基底 的硅纳米线(参见NanoLetters 2013,13(6),2864-2869)，而且SiNWs基底的 纳米级形貌还可以促进硅纳米线与细菌胞外细胞器间的相互作用(参见 Angewandte Chemie International Edition 2014,53(23),5837-5841)。此外，研 究表明SiNWs基底的硅纳米线直径与一些生物分子尺寸相当，因此可以增强 SiNWs与这些生物分子间的界面作用而提高检测灵敏度(参见Analytical Chemistry 2007,79(9),3291-3297)。然而，想要获得优异的捕获效率实现低浓度细菌的消除或捕获，SiNWs基底仍然需要经生物配体或连接分子的修 饰，这些繁琐的化学修饰及生物配体的不稳定性限制了SiNWs的实际使用。

关于细菌粘附在纳米结构表面的研究已经证明，在某些情况下机械因素 对细菌粘附的影响比化学作用更大(参见Biomaterials 2015,73,185-197)，而 且最近关于纳米粒子修饰多孔电极用于细菌捕获及检测的研究表明，次级纳 米结构的多维物理作用可以实现细菌的有效捕获而无需任何生物配体或连接 分子(参见Biosensors andBioelectronics 2018,101,52-59)。基于此，SiNWs 基底或许可以采用纳米粒子进行简单的修饰后用于细菌捕获。Au@Ag核壳 纳米粒子(Au@Ag NPs)具有金纳米均一稳定的特征，同时又具有银纳米优 异的光学性质和抗菌活性等特点，在众多领域都引起了广泛的兴趣。目前还 没有关于采用Au@Ag核壳纳米粒子对SiNWs基底进行修饰以实现水中细菌 捕获的相关报道。