本發(fā)明屬于生物傳感器，尤其涉及au-ceo2@4mpba?janus結(jié)構(gòu)的納米粒子陣列型sers基底的制備方法。
背景技術(shù)：
1、sers生物傳感器是一種結(jié)合等離子體納米材料與拉曼光譜技術(shù)的高靈敏度檢測(cè)工具，sers通過貴金屬納米粒子的局部表面等離子體共振（lspr）效應(yīng)顯著放大分子拉曼信號(hào)。這種增強(qiáng)可以通過設(shè)計(jì)納米粒子的形態(tài)和粒子間距來精確調(diào)節(jié)，特別是通過結(jié)合尖銳的尖端結(jié)構(gòu)和納米級(jí)的間隙，從而產(chǎn)生強(qiáng)烈的局域電磁場(chǎng)。貴金屬納米粒子陣列中存在大量的納米粒子以及粒子間間隙，是非常理想的sers襯底。
2、在sers生物傳感平臺(tái)的設(shè)計(jì)中，由于sers基底的性能高度依賴于貴金屬納米結(jié)構(gòu)的尖銳程度以及間距調(diào)控，因此目前在sers基底的制備過高中，需要在合成制備環(huán)節(jié)中進(jìn)行復(fù)雜的納米形貌調(diào)控，使制備方法變得困難，與實(shí)際應(yīng)用需求的簡易性和規(guī)模制備產(chǎn)生矛盾。因此，在貴金屬納米粒子陣列的制備過程中，面臨三個(gè)方面的問題：
3、1.單個(gè)熱點(diǎn)的強(qiáng)度：為了最大限度地提高貴金屬納米粒子組裝密度，通常利用形貌簡單的貴金屬納米結(jié)構(gòu)，如納米球、納米棒和納米立方。在這種情況下，納米粒子本身的sers強(qiáng)度不佳，基底性能完全依賴于粒子間間隙。而研究表明金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)界面出會(huì)產(chǎn)生非常強(qiáng)大的sers熱點(diǎn)，但是半導(dǎo)體材料的覆蓋會(huì)導(dǎo)致界面處的熱點(diǎn)被包裹屏蔽，無法得到有效利用。
4、2.粒子間間距大規(guī)模調(diào)控：在sers基底中最佳粒子間間隙通常在1?nm左右。目前，大規(guī)模而精確調(diào)控納米間隙的方法是，在陣列自組裝過程中在納米粒子表面修飾如聚乙烯吡咯烷酮（pvp）和聚乙二醇（peg）等兩親性配體。如果沒有適當(dāng)?shù)谋砻婀δ芑?，納米粒子在自組裝過程中容易不受控制地聚集，導(dǎo)致熱點(diǎn)強(qiáng)度降低，熱點(diǎn)密度降低，信號(hào)均勻性受損。但是，這種策略的技術(shù)缺點(diǎn)是，表面配體通常占據(jù)了產(chǎn)生最強(qiáng)電磁增強(qiáng)的納米間隙的位置。導(dǎo)致了配體本身的拉曼噪聲以及后續(xù)sers基底功能化的效率降低。
5、3.現(xiàn)有針對(duì)細(xì)菌的sers生物傳感器缺乏同步殺菌能力，無法實(shí)現(xiàn)感染病原體的即時(shí)診斷-治療一體化的問題。且實(shí)際環(huán)境中細(xì)菌種類復(fù)雜，傳統(tǒng)無標(biāo)記sers檢測(cè)易受唾液成分干擾，特異性不足。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供au-ceo2@4mpba?janus結(jié)構(gòu)的納米粒子陣列型sers基底的制備方法，旨在解決上述背景技術(shù)中提出的問題。
2、本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，au-ceo2@4mpba?janus結(jié)構(gòu)的納米粒子陣列型sers基底的制備方法，包括以下步驟：
3、步驟1：au-ceo2@4mpba?janus結(jié)構(gòu)的納米粒子的合成（janus結(jié)構(gòu)即雙面結(jié)構(gòu)，在納米材料領(lǐng)域，janus結(jié)構(gòu)指單個(gè)粒子或材料表面被分隔為兩個(gè)或多個(gè)物理/化學(xué)性質(zhì)不同的區(qū)域）；
4、步驟2：納米粒子陣列sers基底的組裝；
5、步驟3：診療一體化平臺(tái)的構(gòu)建。
6、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述步驟1包括以下具體步驟：
7、步驟1.1：采用ctab和油酸鈉雙配體合成金納米棒（au?nrs）；
8、首先，準(zhǔn)備主反應(yīng)體系a液，將7.0?g?十六頑疾三甲基溴化銨（ctab）和1.234?g油酸鈉溶于250?ml水中，加入18?ml?4?mm?硝酸銀（agno3）后，在30℃下攪拌。15?min后，倒入250?ml?1?mm?氯金酸（haucl4），攪拌90?min。上述步驟結(jié)束前25?min，準(zhǔn)備合成金種子液b液，在5?ml?0.2?m?ctab中加入5?ml?0.5?mm?haucl4，隨后加入1?ml?6?mm?硼氫化鈉（nabh4）后，劇烈攪拌2?min，室溫靜置30?min。b液反應(yīng)結(jié)束前20?min，在a液中加入1.5?ml?濃鹽酸，低速攪拌15?min后，加入1.25??ml?64?mm?抗壞血酸（aa）?？焖贁嚢?0?s后，加入0.4?ml?b液?？焖贁嚢?0?s后，保持30℃下低速攪拌12?h。反應(yīng)結(jié)束后，7500?rpm，離心13?min?2次，收集于45?ml水中，約為1?mg?ml-1室溫保存。
9、步驟1.2：合成具備janus結(jié)構(gòu)au@ceo2納米粒子；
10、將2?ml?au?nrs水溶液分散在15?ml水中。然后加入0.1?m?ctab溶液0.3?ml，室溫?cái)嚢?。逐滴加?.13?ml?0.1?m醋酸鈰，攪拌10分鐘，然后緩慢加熱至80℃。反應(yīng)在80℃下進(jìn)行4?h，最終產(chǎn)物在7000?rpm下離心10?min?2次。將100?μl的10-3?m?4-巰基苯硼酸（4mpba）加入到j(luò)anus結(jié)構(gòu)au@ceo2納米粒子溶液中，反應(yīng)4小時(shí)，得到au@ceo2@4mpba納米粒子待用。
11、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述步驟2包括以下具體步驟：
12、步驟2.1：制備au@ceo2@4mpba納米粒子膜；
13、預(yù)備3?ml濃度為50-400?μg?ml-1的au@ceo2@4mpba納米粒子水溶液。在一定溫度范圍下（20-60℃），滴加一定量正己烷，直至完全覆蓋水面，再持續(xù)向體系中滴加乙醇，直至在水與正己烷界面處形成致密的金屬膜，即為au@ceo2@4mpba納米粒子膜；
14、步驟2.2：將au@ceo2@4mpba納米粒子膜打撈轉(zhuǎn)移到基底表面，實(shí)現(xiàn)納米粒子陣列sers基底的組裝。
15、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述步驟1包括以下具體步驟：
16、采用ctab和油酸鈉雙配體合成金納米棒（au?nrs）。首先，準(zhǔn)備主反應(yīng)體系a液，將7.0?g?十六頑疾三甲基溴化銨（ctab）和1.234?g油酸鈉溶于250?ml水中，加入18?ml?4?mm硝酸銀（agno3）后，在30℃下攪拌。15?min后，倒入250?ml?1?mm?氯金酸（haucl4），攪拌90min。上述步驟結(jié)束前25?min，準(zhǔn)備合成金種子液b液，在5?ml?0.2?m?ctab中加入5?ml?0.5mm?haucl4，隨后加入1?ml?6?mm?硼氫化鈉（nabh4）后，劇烈攪拌2?min，室溫靜置30?min。b液反應(yīng)結(jié)束前20?min，在a液中加入1.5?ml?濃鹽酸，低速攪拌15?min后，加入1.25??ml?64?mm抗壞血酸（aa）?？焖贁嚢?0?s后，加入0.4?ml?b液?？焖贁嚢?0?s后，保持30℃下低速攪拌12?h。反應(yīng)結(jié)束后，7500?rpm，離心13?min?2次，收集于45?ml水中，約為1?mg?ml-1室溫保存。接下來進(jìn)一步合成制備janus結(jié)構(gòu)au@ceo2納米粒子，將2?ml?au?nrs水溶液分散在15?ml水中。然后加入0.1?m?ctab溶液0.3?ml，室溫?cái)嚢琛Ｖ鸬渭尤?.13?ml?0.1?m醋酸鈰，攪拌10分鐘，然后緩慢加熱至80℃。反應(yīng)在80℃下進(jìn)行4?h，最終產(chǎn)物在7000?rpm下離心10?min?2次。將100?μl的10-3?m?4-巰基苯硼酸（4mpba）加入到j(luò)anus結(jié)構(gòu)au@ceo2納米粒子溶液中，反應(yīng)4小時(shí)，得到au@ceo2@4mpba納米粒子待用。
17、進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述步驟2包括以下具體步驟：
18、預(yù)備3?ml濃度為50-400?μg?ml-1的au@ceo2@4mpba納米粒子水溶液。在一定溫度范圍下（20-60℃），滴加一定量正己烷，直至完全覆蓋水面，再持續(xù)向體系中滴加乙醇，直至在水與正己烷界面處形成致密的金屬膜。接下來，將au@ceo2@4mpba納米粒子膜打撈轉(zhuǎn)移到基底表面。
19、進(jìn)一步的技術(shù)方案，在所述步驟2中，所述基底可以為硅片、熱塑性pu、pet、無紡布或銅網(wǎng)等。其中，硅片、熱塑性pu、pet和銅網(wǎng)這些疏水性材料在使用前需要經(jīng)過臭氧處理提升親水性能。
20、本發(fā)明實(shí)施例提供的au-ceo2@4mpba?janus結(jié)構(gòu)的納米粒子陣列型sers基底的制備方法，其有益效果如下：
21、（1）通過ceo2在金納米棒納米粒子單側(cè)的半包覆結(jié)構(gòu)將金屬-半導(dǎo)體界面處的強(qiáng)sers熱點(diǎn)暴露在外并得到有效利用，提升sers基底單個(gè)熱點(diǎn)強(qiáng)度。
22、（2）通過在janus結(jié)構(gòu)納米粒子表面修飾4-巰基苯硼酸（4mpba）小分子對(duì)粒子間距進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)控，4mpba小分子表面配體能夠在自組裝過程中提升單位面積的納米粒子密度，使更大比例的粒子間距被調(diào)整在1.1?nm左右，提升納米粒子間隙熱點(diǎn)的總體強(qiáng)度；4mpba小分子本身具備較強(qiáng)的拉曼活性，能夠起到信號(hào)分子的作用，避免額外的表面配體占據(jù)粒子間隙位置導(dǎo)致性能下降；同時(shí)，4mpba小分子具備針對(duì)細(xì)菌表面糖蛋白的親和力，能夠在針對(duì)細(xì)菌的生物傳感器中起到細(xì)菌捕獲的作用。
23、（3）在細(xì)菌檢測(cè)過程中，設(shè)計(jì)的比率型sers傳感策略能夠通過比較細(xì)菌表面的sers標(biāo)簽信號(hào)與基底表面的參比信號(hào)的比值進(jìn)行傳感，降低傳感結(jié)果受到的外界環(huán)境、設(shè)備以及基底不均勻性干擾；同時(shí)，sers基底的光熱性能與過氧化物酶活性能夠?qū)Σ东@到的細(xì)菌進(jìn)行有效清除，具備檢測(cè)-治療一體化功能。