[发明专利]高效检测生物大分子和微生物纳米银膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效检测生物大分子和微生物的纳米银膜，属于纳米应用技术领域。

背景技术

表面增强拉曼光谱技术，由于可检测到单个分子近年来在物理、化学、生物等各方面都得到了广泛的应用，在生物大分子、微生物的检测中碰到的一个具体的问题是：如何使得制备的表面增强基底，增强效果好，重复性好。现有的常用的表面增强银质基底有银胶、银岛和纳米银膜。

银胶自从上世纪七十年代用化学还原方法制得以来，制备技术已经日趋成熟，广泛应用于拉曼光谱表面增强当中。但是，银胶由于纳米银颗粒在胶体中分散不均匀，所产生的电场增强作用没有别的基底好，所以增强效果不是很好。另外正是这种纳米银的分散状态，使得做出来的拉曼光谱的重复性相当不好，即使后来有人用加凝聚剂的方法改善了这种缺陷，但是一般测试生物大分子和微生物的时候，效果仍然不是很理想。

银岛作为拉曼光谱表面增强的基底时间不长，但是现在研究的人也是很多。作为银岛，他的表面增强机理也是由于聚集在一起的银颗粒产生的电场作用而产生的。但是由于银岛类似于生活中的分散的小岛，两个银岛间的距离非常的大，所以增强效果不是很理想，虽然现在有人通过控制银岛之间的距离和银岛的大小来提高增强效果，但是到目前为止增强效果还不足以把它用作大规模的实际应用当中。

纳米银膜是常用的一种表面增强基底，目前常用的有：用激光平板溅射和化学还原制备的两种。激光平板溅射的方法可以制备出颗粒均匀排列整齐的银膜，并且通过改变平板上的孔距来改变纳米银颗粒之间的间距，从而来寻找较好的增强效果。利用平板溅射的方法做出的纳米银膜表面增强拉曼散射的重复性比较好，但是由于做出的银膜多数为单层银膜，所形成的“热点效应”或“热链接效应”不是很明显，在做小分子颗粒的时候效果很好，因为小分子颗粒可以很容易的和纳米银颗粒结合，但是在做生物大分子颗粒或微生物的时候就不行了，因为生物大分子和微生物的大小不定，对于大小和间距都固定的银膜来说，不可能让很多的待检测颗粒很好的与纳米银颗粒结合，所以在做类似于生物大分子和微生物的表面增强拉曼光谱的时候效果很不理想。并且激光平板溅射的方法要用到大功率激光器等昂贵的器件，所以制备的成本是相当高的。化学还原的方法可以制备出各种形状的纳米颗粒银膜，例如树叶形状的，花朵形状的等等，并且可以通过改变形状和颗粒间距改变增强效果，但是还没有那一种化学还原的方法制备的银膜能够广泛的得到对生物大分子和微生物的表面增强拉曼光谱。另外，还有一个问题是在用拉曼光谱仪检测生物大分子和微生物的时候，这些待解侧物质本身所带的荧光让我们很难得到理想的拉曼光谱，现有的所有方法做出的银膜都不能很好的解决这个问题。所以现有的表面增强拉曼光谱基底存在的问题主要有无法得到稳定的拉曼光谱、制作基底的成本非常高昂、对生物大分子和微生物没有普适性、无法解决生物大分子和微生物的荧光问题等等。

发明内容

本发明的目的在于克服上述纳米银膜存在的不足之处，而提供一种高效检测生物大分子微生物的纳米银膜，其原理是利用电解银棒方法获得纳米银颗粒，用聚乙烯醇为保护剂使带正电的纳米银颗粒在胶体中不发生凝聚而直接吸附在带负电的介质上。采用此方法制备出的纳米银膜，不仅对小分子有很好的拉曼光谱增强效果，而且对生物大分子和微生物有特别好的荧光淬灭和表面增强效果。

本发明的目的是通过如下技术方案来实现的。把硝酸银(AgNo₃)固体颗粒和聚乙烯醇(PVA)固体颗粒加入到电导<0.2μS/cm的高纯水中，加热至100℃使固体颗粒全部溶解，固体颗粒溶解后的混合液作为电解液，其中，硝酸银占电解液质量的0.005％到0.015％，聚乙烯醇占电解液质量的0.025％到0.1％。把制成的电解液倒入不带电或者带正电的干净容器中，把干净的带负电的双面平整没有坡度的物质作为衬底紧紧固定在容器壁上使其只有一面跟电解液接触。把两根纯度≥99.5％的银棒插入电解液中分别作为正负极，然后在上面加上30V直流电压，通电1～3小时。把通完电的电解液连同衬底放置在避光的地方12～24小时，使衬底有充分的机会跟电解出的纳米银颗粒结合。而后把衬底从电解液中拿出来晾干，跟纳米银颗粒接触的一面即为制备好的纳米银膜。