[发明专利]一种用于铅离子检测的CHA-SERS生物传感器及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种用于铅离子检测的CHA‑SERS生物传感器及其制备方法和应用，所述CHA‑SERS生物传感器，是以银纳米颗粒修饰的单晶硅作为SERS基底，将CHA和DNAzyme引入系统，从而拉近了拉曼信号分子与SERS基底表面之间的距离，达到信号放大的效果。本发明制备的CHA‑SERS生物传感器灵敏度高，最低检测浓度为0.42 pM，并且具有较好的选择性，对其它的重金属离子表现出良好的特异性。同时也扩大了SERS生物传感器的应用范围，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物传感器技术领域，具体涉及一种用于铅离子检测的CHA-SERS生物传感器及其制备方法和应用。

背景技术

随着科技的发展，铅在社会中的应用越来越广泛，如汽油、染料等。铅离子（Pb²⁺）是一种毒性非常大的重金属离子，而且铅离子又不能通过生物降解，因此在环境中累积，导致食物、水和土壤受污染。铅离子可通过皮肤、消化道、呼吸道进入体内与多种器官结合，研究表明，少量的Pb²⁺能够使人体的健康受到严重伤害。其主要毒性可导致贫血、神经系统损伤、生殖系统损伤等。世界卫生组织严格规定了水、食物和土壤中的铅离子的浓度极限。因此，发展一种高灵敏度、高选择性的方法用于环境中Pb²⁺的检测是十分迫切的。

目前，铅离子的检测方法主要有原子吸收光谱法(AAS)、电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)、电化学法等，这些方法虽然检测灵敏度高，结果准确，但是检测过程繁琐、操作复杂且仪器设备昂贵，需要在实验室条件下进行，难以满足现场快速检测和日常检测的需求。鉴于铅离子对人体造成的危害，以及现有检测方法的不足，开发一种快速便捷检测铅离子含量的方法对维护食品安全和保障人类健康具有很重要的现实意义。

表面增强拉曼散射光谱（SERS）是一种重要的光谱检测技术，在生物检测方面体现出了相当大的优势。一方面，粗糙的金属表面作为SERS基底，能够使SERS信号强度大大增加，增强幅度能够达到10⁶～10¹⁴，因此SERS可对微量或者痕量目标物进行超灵敏检测；另一方面，与其它方法的标记物相比，SERS标记物具有更简单、更广泛、更尖锐的“指纹”信号和良好的重复性。作为一种分析检测技术，SERS技术具有灵敏度高、选择性好、能用于无损检测等优势，可以在水环境中检测物质的结构信息，对于生物体系的研究具有独特的优势。目前，SERS技术已经被用于创建多种生物传感器，但其检测灵敏度还不能满足实际应用，为了提高SERS 生物传感器的检测灵敏度，以往的报道提出过许多增强策略。如用SERS技术与DNA探针相结合用于重金属离子、生物体内组分的检测研究。然而，生物体系结构复杂，存在多种干扰物质以及非特异性结合，会在一定程度上影响SERS信号的高效获得。因此，建立高灵敏度的检测方法是SERS 生物传感器不断向前发展的保证。采用含有“热点”结构的活性基底来增强被测物的SERS信号，利用酶、核酸等与目标物的识别过程使信号分子恰好置于基底上的“热点”位置。但是，这些方法不仅需要复杂的制备技术和组装工艺，而且对仪器设备要求较高。同时，一个目标识别事件只能引入一个信号报告单元，这将大大的限制检测灵敏度的提高，并且选择性也受到限制。

发明内容

针对现有技术的上述不足，本发明的目的是提供一种用于铅离子检测的CHA-SERS生物传感器及其制备方法和应用，解决现有SERS传感器检测灵敏度不高、选择性不好的问题。