论文部分内容阅读
分子印迹技术（Molecular imprinting technique,MIT）与表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman scattering,SERS）技术结合可以制备出具有专一识别性能的新型SERS基底。新型SERS基底既具有SERS检测的超高灵敏度,又具有MIT的优异选择性,这些优良的性能使其在SERS领域展现了良好的应用前景。来自医药、工业、农业等领域的污染物对人类健康具有潜在的危害,如双酚A具有雌激素活性,对水生生物有剧毒作用;格列本脲是一种用于治疗II型糖尿病的降糖药,其代谢主要是通过环己基分子的羟基化,而其作为母体化合物的排泄率相当低。生物分子作为疾病诊断的标志物,在许多领域具有越来越重要的位置。溶菌酶作为一种疾病诊断的生物标志物,是一种由129种氨基酸组成的单链蛋白质,可以通过水解细菌细胞壁的主要成分分解细菌,被称为人类抗生素,在先天免疫系统中起着重要的生理作用。本文制备了银-分子印迹聚合物（Molecular imprinted polymers,MIPs）作为新型SERS基底,实现对环境污染物分子以及生物大分子的检测。通过一系列表征手段对制备的材料进行形貌及结构分析,也对所制备材料的SERS性能进行研究,实现对目标分析物的灵敏及选择性检测。以内分泌干扰物双酚A为模板分子,4-乙烯基吡啶为功能单体,利用3-氨丙基三乙氧基硅烷对Ag粒子进行表面修饰,修饰后的Ag粒子作为辅助功能单体,通过表面印迹技术制备得到球状Ag@MIPs。采用表征技术对Ag@MIPs进行形貌和晶相表征。制备得到的Ag@MIPs的MIPs层的平均厚度为15 nm。Ag@MIPs对双酚A的SERS增强信号明显优于单纯的Ag粒子,双酚A在1.0×10-9mol·L-1-1.0×10-3mol·L-1浓度范围内可以获得良好的SERS信号,Ag@MIPs可检测双酚A的最低浓度是1.0×10-9mol·L-1。以降糖药格列本脲为模板分子,丙烯酰胺为功能单体,在花状Ag粒子表面制备Ag@MIPs。MIPs层的存在能有效地保护花状Ag粒子不被氧化,从而提高SERS基底的稳定性。Ag@MIPs的重复使用性结果表明,在重复使用4次后,格列本脲的SERS信号强度仍能保持在初始值的87%以上。以溶菌酶为模板分子,甲基丙烯酸和丙烯酰胺为功能单体,制备Ag@溶菌酶MIPs。通过密度泛函理论（Density functional theory,DFT）计算得到氨基酸残基的最佳结构和分子静电势,以及模板分子溶菌酶与功能单体之间的作用位点。在DFT计算模拟选择表面活性区的基础上,利用表面印迹技术在Ag微球表面接枝一层厚度小于15 nm的MIPs层。另一方面,利用DFT模拟溶菌酶中氨基酸残基的SERS光谱。Ag@溶菌酶MIPs对溶菌酶表现出了较高的选择性和重复使用性,经过5次重复使用实验后,得到的相对标准偏差小于10%。与纯Ag微球相比,Ag@溶菌酶MIPs作为SERS基底对溶菌酶具有更高的SERS增强作用。在Ag微球上原位生长Ti O2,形成Ag-Ti O2结构,并将其用作基质制备MIPs,利用Ag-Ti O2的自清洁特性,通过光催化可以有效降解MIPs层中残留的模板分子,从而减少背景噪声对SERS信号的干扰。以磺胺二甲嘧啶为模板分子,制备得到具有夹心结构的Ag-Ti O2@MIPs。通过DFT计算选择功能单体,并用DFT模拟磺胺二甲嘧啶的SERS光谱。Ag-Ti O2@MIPs的SERS增强归因于Ag-Ti O2与MIPs层的共同作用。选择性实验表明Ag-Ti O2@MIPs对目标分析物磺胺二甲嘧啶具有特异性识别能力,检出限低至3.6×10-9mol·L-1。重复使用性研究结果显示,在低浓度下重复使用4次,其特征峰强度保持在原来的65%以上。表明Ag-Ti O2@MIPs作为SERS基底可用于磺胺二甲嘧啶的选择性和可靠性检测。