[发明专利]一种均匀的高灵敏表面增强拉曼光谱探针的制备方法及其制备的探针和应用

说明书

本发明公开了一种均匀的高灵敏表面增强拉曼光谱探针的制备方法及其制备的探针和应用，该方法包括制备表面增强拉曼探针A，制备表面增强拉曼探针B，以及将两种探针表面的DNA互补配对形成DNA双链，使得金属纳米粒子的间距减小，形成信号均匀的高灵敏表面增强拉曼探针。本发明利用DNA链的互补配对缩短金属纳米粒子之间的间距，产生均匀而狭窄的纳米间隙，从而提高表面增强拉曼探针的表面增强拉曼散射信号强度，提高表面增强拉曼探针的检测灵敏度和均匀性，本发明制备的探针在复杂环境中的痕量检测具有重要价值，对于丰富生化分析中的检测手段也具有很大的意义。

技术领域

本发明属于生物光子学和纳米光学，具体涉及一种均匀的高灵敏表面增强拉曼光谱探针的制备方法及其制备的探针和应用。

背景技术

拉曼光谱包含丰富的分子振动、转动方面的信息，属于分子振动光谱，可以反映分子的特征结构，从而对物质进行特异性的识别，但由于物质分子本身的拉曼散射强度非常低，因此往往难以检测到有效的光谱信息。表面增强拉曼光谱是指在金、银、铜等金属的粗糙表面，分子的拉曼散射能够得到极大的增强。表面增强拉曼光谱的发现极大的扩展了拉曼光谱的应用范围，目前利用表面增强拉曼光谱的检测可以分为两类：其一是无标记的检测，通过直接检测目标分子本身的表面增强拉曼散射来进行检测，但受到目标分子表面增强拉曼散射强度的限制；其二是有标记的检测，通过检测具有强表面增强拉曼散射的分子的表面增强拉曼光谱来间接检测目标分子，不受目标分子本身表面增强拉曼散射强度的限制。但现有的有标检测方法所用的表面增强拉曼光谱探针的光谱强度取决于制备探针所用的纳米材料的增强效果，往往难以应对痕量待测物的检测。虽然一些研究针对纳米材料的形貌等进行了改进，所取得的效果依然受限于单个纳米材料本身提供的增强。利用DNA等实现纳米粒子间的电磁场耦合可以进一步提高增强效果，但传统方法是将特定基团如巯基、氨基等同时修饰在两条互补DNA链的5’端或者同时修饰在两条互补DNA链的3’端，DNA互补结合后，纳米粒子位于双链DNA的两端，粒子间距较大，通常在5纳米以上，电磁场耦合较弱，难以产生足够强的表面增强拉曼信号，如传统方法参考文献有：1、A SERS-active sensorbased on heterogeneous gold nanostar core–silver nanoparticle satelliteassemblies for ultrasensitive detection of aflatoxinB1,Nanoscale,2016,8,1873-1878；2、DNA-Directed Gold Nanodimers with Tailored Ensemble Surface-EnhancedRaman Scattering Properties,ACS Appl.Mater.Interfaces 2013,5,21,10423-10427)。因此，获得均匀的高灵敏表面增强拉曼光谱探针，实现基于表面增强拉曼光谱的高灵敏检测对于表面增强拉曼光谱在复杂环境中的痕量检测具有重要价值，对于丰富生化分析中的检测手段也具有很大的意义。

发明内容：

本发明目的：为解决现有技术中的不足，本发明提供一种均匀的高灵敏表面增强拉曼光谱探针的制备方法，该方法利用互补的两条DNA链分别修饰金属纳米粒子，再在金属纳米粒子表面标记拉曼分子，然后通过DNA链的互补配对来缩短金属纳米粒子间的距离，并最终和纳米粒子之间的静电斥力达到平衡，从而在纳米粒子间产生纳米或亚纳米级的均匀间隙，实现强电磁场耦合，从而产生更大的拉曼增强以解决现有的表面增强拉曼光谱检测灵敏度较低的问题。同时，由于DNA互补结合力和纳米粒子静电斥力是固定的，因此该方法形成的纳米探针具有很好的信号均一性，可以解决表面增强拉曼光谱在实际应用中的可靠性问题。在存在目标分子的情况下，DNA链优先和目标分子结合，从而减少DNA链的互补，导致拉曼分子表面增强拉曼光谱减弱，利用目标分子浓度和拉曼分子表面增强拉曼散射信号强度之间的关系可以实现对目标分子的检测。

本发明还提供了一种均匀的高灵敏表面增强拉曼光谱探针及其应用。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种均匀的高灵敏表面增强拉曼光谱探针的制备方法，包括以下步骤：