[发明专利]一种链状高聚物修饰纳米颗粒的制备方法及其用途

说明书

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种链状高聚物修饰纳米颗粒的制备方法及用途。制备方法为：将聚合物单体、引发剂、链转移剂共同溶解于溶剂中；之后将混合物迅速降温至冻结并排出混合物中游离的氧气；混合物融化后在加热条件下让聚合物单体在引发剂、链转移剂的作用下开始聚合；所得聚合物经透析除去残留的单体等小分子有机物并冻干成粉末；对所得链状高聚物的末端进行巯基化修饰；制备金银核壳纳米颗粒并将巯基化的链状高聚物修饰在其表面，得到链状高聚物修饰纳米颗粒；其相较于常规纳米颗粒能够更好的与有机小分子产生亲和作用，并在纳米表面的局域电磁场作用下产生更好的拉曼散射增强效果，在食品安全、环境监测领域有着显著的应用效果。

技术领域：

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种链状高聚物修饰纳米颗粒的制备方法及用途。

背景技术：

在食品安全、环境监测领域的痕量污染物检测技术中，传统色谱学、免疫学检测技术由于检测速度慢、操作流程复杂等不足，很难在当前实际监测环境下实现高效、现场化的监测。针对这一问题，研究人员逐渐把研究内容转向光谱学检测技术。在光谱学检测技术中，以拉曼光谱和近红外光谱技术的研究热度最高，这主要归结为二者产出的光谱信号中均包含了样品丰富的化学结构信息，能够为定性、定量提供足够的数据来源。但在食品安全检测中，由于检测环境多变且食品基质中存在较多水分，导致近红外技术的检测性能受到很大影响。而拉曼光谱技术产生的信号是拉曼散射与入射光之间偏移量的强度，因此该技术几乎不受环境光、入射光波长等影响，成为食品安全现场化检测中极具潜力的技术之一。

虽然拉曼光谱技术相较于其它快速检测技术有着环境适应性强、检测速度快的优势，但该技术自出现就存在着信号强度低的问题。由于拉曼光谱技术收集的是拉曼散射，而散射光的强度通常只有入射光强度的1/10⁶，因此该技术很难实现低检测限的高灵敏检测甚至常规痕量污染物的定量都难以实现。针对这一问题，研究人员将纳米技术融入拉曼技术中，借助纳米颗粒表面的局域等离子激元共振对待测物的散射信号进行放大，实现高灵敏检测。而利用纳米颗粒放大信号的拉曼检测技术被命名为表面增强拉曼光谱(SERS)技术。但从SERS技术的放大机理可知，想要实现散射信号的稳固增强，必须保证待测分子能够吸附在纳米颗粒表面。由于待测分子中所存在官能团的差异以及纳米表面电性的影响，导致多数待测分子无法与纳米颗粒结合，所以多数研究团队采用核酸适配体、抗原抗体等生物样本作为识别和捕获待测分子的手段，实现信号放大。

发明内容：

生物样本参与的SERS技术特异性好、灵敏度高，同时兼具了SERS技术的高效性，但生物样本成本高、难制备且环境抗逆性差，因此，提出一种新型的分子识别因子用于SERS技术能够有效提高SERS技术对痕量污染物的信号放大能力以及检测效率和经济性。为此，本发明提出了一种链状高聚物修饰纳米颗粒的制备方法并将其应用于SERS检测中，通过调控相关参数，实现痕量污染物与纳米颗粒间的稳固结合以及散射信号的稳定放大。

为实现上述目的，本发明的具体步骤如下：

(1)制备链状高聚物：将聚合物单体、引发剂、链转移剂共同溶解于二甲基亚砜(DMSO)中获得混合物，将混合物进行冻结，冻结后对混合物进行抽真空、通氮气处理，排出混合物中游离的氧气，之后将混合物在氮气环境下重新融化为液体并加热至一定温度持续搅拌，使聚合物单体间进行聚合反应；反应结束后得到高聚物原液，并对高聚物原液进行透析，透析后再经冷冻干燥处理得到最终产物，即为链状高聚物；

(2)将步骤(1)制备的链状高聚物加入活化剂重新溶解对其进行巯基活化，活化后得到活化液，并将活化液与纳米颗粒(NPs)在一定温度条件下混合搅拌，搅拌后通过离心得到的产物，即为链状高聚物修饰纳米颗粒。

优选的，步骤(1)中所述聚合物单体为N-丙烯酰基甘氨酰胺、甲基丙烯酸甲酯、甲基苯乙烯中的一种或多种；所述引发剂为偶氮苯-4,4-二羧酸(V501)；所述链转移剂为4-氰基-4-丙基硫烷基硫代羰基硫烷基戊酸(CPP)。