[发明专利]G-SERS基底的制备方法及癌细胞检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成光学及医学，尤其涉及银纳米结构-石墨烯-金纳米结构器件的制备方法及癌细胞检测方法。

背景技术

癌症是医学上一个重大难题，从癌症的发现到确诊不仅浪费较多的时间而且花费巨额的金钱，这些问题困扰癌症患者和医务工作者多年。开发一种可靠、简单、有效、低成本的手段对癌细胞和正常细胞进行检测和诊断是很有必要的。拉曼光谱利用光学的非弹性散射效应发展而来的技术，经过多年的发展，表面拉曼光学增强得到广泛研究，可以用于生物检测、成像、分子选择等领域。但是，目前研究表明对癌细胞的检测和诊断需要标签物质标记癌细胞，标签物质标记癌细胞在其过程中可能对细胞有所破坏，这不仅提高了其成本，同时也增加了相应的难度。

利用生物荧光蛋白对癌细胞标记，在荧光显微镜下能够实现对癌细胞的观察，但生物荧光蛋白的成本较高且需要对癌细胞的提前预知。这种方式成本高，工艺复杂，需要对细胞的培育导致培育周期长，效率较低。

活性纳米材料导入癌细胞，利用表面增强拉曼光谱鉴别癌细胞的方式提供了一种有效的检测方式(专利公开号CN103487425A)，活性纳米粒子的制备和导入是一种繁琐、高成本的过程，电穿孔导入纳米材料可能对活细胞带来破坏，导致细胞信息的丢失，对细胞的鉴别和检测带来不可控的因素。

随着表面增强拉曼光谱(SurfaceenhancedRamanspectra,SERS)的不断发展，科研工作者开发出越来越多的基底材料。据文献报道，虽然这些基底材料利用不同工作原理增强表面拉曼信息各有优势，但是对癌细胞进行标记是必须经历的处理手段，这使得利用基底对表面拉曼光谱的增强远离了实际应用。

石墨烯是近年来发展较为迅速的新型碳材料，由于其良好的化学稳定性和良好的物理特性已经被广泛的应用于不同领域。石墨烯具有良好的生物相容性，被视为一种优秀的生物结构材料。石墨烯的拉曼特性研究已经较为成熟，根据石墨烯与生物质的化学相互作用可以很好的了解生物质的结构信息，但是石墨烯的拉曼信号较弱，生物灵敏度较低，阻碍了其在生物探测上的应用。由于石墨烯结构特征——单原子层厚度，光作用路径短，利用其特性从而开发出了一种能够有效增强石墨烯拉曼信号的方式——石墨烯表面增强拉曼光谱(GraphenesurfaceenhancedRamanspectra,G-SERS)。这是利用表面结构对光电场局域以及表面等离子波增加光和石墨烯有效作用，从而增强石墨烯拉曼强度提高其灵敏度。虽然表面增强拉曼光谱能够提高石墨烯拉曼信号的灵敏度，但是对单纯生物质/癌细胞的信号的增强有限，也限制了其实际应用。

发明内容

针对现有技术的缺陷，降低癌细胞检测成本，提高检测的可靠度，利用表面增强拉曼的原理设计并开发出一种简单、通用、快捷、成本低的方法实现了对癌细胞的检测。该方法能够有效提高石墨烯表面增强拉曼的信号，由于癌细胞与石墨烯的相互作用使石墨烯拉曼特征峰发生变化，从而实现对癌细胞的检测，利用癌细胞和正常细胞与石墨烯之间相互作用不同所提供了特征峰发生变化，从而实现对癌细胞与正常细胞的诊断。该方法在增强石墨烯拉曼的同时也能增强癌细胞和正常细胞的拉曼信号，癌细胞和正常细胞在该基底上产生不同的拉曼特征峰，该特征峰也为癌细胞的诊断提供有利可靠的证据。

为了解决现有技术中问题，本发明提供了一种G-SERS基底的制备方法，G-SERS基底为银纳米结构-石墨烯-金纳米结构器件，其制备方式如下：

步骤1：金纳米结构的制备：

通过镀膜机电子束蒸镀的方式，超低真空度条件下，将高纯金蒸镀在硅基底上，蒸镀速率0.5-5埃/秒，形成1-10nm厚度的金膜，从而在硅基底上形成不同的金纳米结构；

步骤2：制备石墨烯-金纳米结构基底；

步骤3：银纳米结构-石墨烯-金纳米结构器件的制备：将步骤2中得到的石墨烯-金纳米结构基底置于电子束蒸镀腔中，低真空度条件下，蒸镀速率0.5-5埃/秒，控制时间5-20秒，在石墨烯-金纳米结构基底上蒸镀得到1-10nm厚度的银纳米结构，从而得到银纳米结构-石墨烯-金纳米结构器件。

作为本发明的进一步改进，步骤1中所述超低真空度为低于8e-7torr，步骤3中低真空度为低于5e-7torr。

作为本发明的进一步改进，在硅基底上形成不同的金纳米结构为纳米颗粒和/或纳米条。