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表面增强拉曼光谱(SERS)是一种以普通拉曼光谱为基础,借助纳米材料的光学性能,获得增强后的物质分子特征指纹信息的新型检测分析技术,具有信号强、检测速度快、灵敏度高、操作简单等优点,被广泛的应用于生物医学、环境科学、食品安全等领域。SERS基底作为SERS技术的核心,决定着测试结果的增强强度、重复性、稳定性等指标。因此,SERS活性基底的研究具有十分重要的意义。本研究立足于发展一种具有低成本、简便易用、制作过程环保等特点的SERS基底,并探究其在不同物质检测鉴别中的应用。具体如下:
本课题首先对RS技术及SERS技术的发现、SERS技术的增强机理及基底制备进行了概述,着重介绍了SERS柔性基底的研究进展及SERS技术在致病菌检测与鉴别方面的应用。
首先采用化学还原法合成了平均粒径约为20~100nm之间的三种不同粒径的金纳米溶胶。利用多种表征手段对金纳米溶胶进行了尺寸及形貌表征并加以理论解释。用这三种粒径金溶胶分别作为SERS基底,以10-5mol/L的结晶紫(CV)作为探针分子,计算了金溶胶的增强因子(EF),其中平均粒径为50衄的金溶胶增强效果最好。选取三种不同种类的物质(罗丹明、血红蛋白、金黄色葡萄球菌)做为被测物,使用不同粒径的金纳米溶胶对其进行检测分析,发现50脚金溶胶具有一定的普适性。对其进行SERS性能测试,结果表明该金溶胶具有较高的灵敏度、重复性、在三个月内具有良好的稳定性。以l%NaCl作为团聚剂讨论了其对不同粒径金纳米溶胶的SERS增强效应。最后,基于实验检测过程的稳定性,50nm金溶胶为最佳选择。
其次,以第二章制备的具有普适性的金溶胶(50nm)为溶剂,拉曼峰少、强度低、厚度薄、均匀性更好的卷烟纸作为柔性固体支撑物,采用直接浸泡法制备金胶卷烟纸作为SERS基底,整个制备过程操作简单,无需大型仪器及较高的实验技巧。以10-5mol/L的结晶紫(CV)作为探针分子,通过条件实验,优先选择浸泡时间为12h的金胶卷烟纸作为SERS基底,对其进行一系列SERS性能表征,具有较好的增强效果、均一性、重复性等,且在六月内具有良好的稳定性,RSD均小于20%。应用金胶卷烟纸对S.aureus、S.flexner.进行了检测分析,结果显示使用金胶卷烟纸作为SERS基底,可以获得两种致病菌各自的拉曼特征指纹,具备高特异性、高灵敏度,可100%区别这两种致病菌。初步探究了金胶卷烟纸应用于混合致病菌的SEl峪检测,说明金胶卷烟纸做为SERS基底在致病菌的检测鉴别方面具有巨大潜力。
最后,利用金溶胶液体为基底的SERS技术及PCR技术对金胶卷烟纸检测S.aureus、S.flexner方法进行验证,证明利用金胶卷烟纸快速检测鉴别细菌方法的有效性及可靠性。
本课题首先对RS技术及SERS技术的发现、SERS技术的增强机理及基底制备进行了概述,着重介绍了SERS柔性基底的研究进展及SERS技术在致病菌检测与鉴别方面的应用。
首先采用化学还原法合成了平均粒径约为20~100nm之间的三种不同粒径的金纳米溶胶。利用多种表征手段对金纳米溶胶进行了尺寸及形貌表征并加以理论解释。用这三种粒径金溶胶分别作为SERS基底,以10-5mol/L的结晶紫(CV)作为探针分子,计算了金溶胶的增强因子(EF),其中平均粒径为50衄的金溶胶增强效果最好。选取三种不同种类的物质(罗丹明、血红蛋白、金黄色葡萄球菌)做为被测物,使用不同粒径的金纳米溶胶对其进行检测分析,发现50脚金溶胶具有一定的普适性。对其进行SERS性能测试,结果表明该金溶胶具有较高的灵敏度、重复性、在三个月内具有良好的稳定性。以l%NaCl作为团聚剂讨论了其对不同粒径金纳米溶胶的SERS增强效应。最后,基于实验检测过程的稳定性,50nm金溶胶为最佳选择。
其次,以第二章制备的具有普适性的金溶胶(50nm)为溶剂,拉曼峰少、强度低、厚度薄、均匀性更好的卷烟纸作为柔性固体支撑物,采用直接浸泡法制备金胶卷烟纸作为SERS基底,整个制备过程操作简单,无需大型仪器及较高的实验技巧。以10-5mol/L的结晶紫(CV)作为探针分子,通过条件实验,优先选择浸泡时间为12h的金胶卷烟纸作为SERS基底,对其进行一系列SERS性能表征,具有较好的增强效果、均一性、重复性等,且在六月内具有良好的稳定性,RSD均小于20%。应用金胶卷烟纸对S.aureus、S.flexner.进行了检测分析,结果显示使用金胶卷烟纸作为SERS基底,可以获得两种致病菌各自的拉曼特征指纹,具备高特异性、高灵敏度,可100%区别这两种致病菌。初步探究了金胶卷烟纸应用于混合致病菌的SEl峪检测,说明金胶卷烟纸做为SERS基底在致病菌的检测鉴别方面具有巨大潜力。
最后,利用金溶胶液体为基底的SERS技术及PCR技术对金胶卷烟纸检测S.aureus、S.flexner方法进行验证,证明利用金胶卷烟纸快速检测鉴别细菌方法的有效性及可靠性。