[发明专利]一种可再生的用于痕量银离子检测的葡萄糖氧化酶SERS传感芯片及其制备方法

说明书

一种可再生的用于痕量银离子检测的葡萄糖氧化酶SERS传感芯片及其制备方法，属于SERS检测技术领域。是首先在支持基底通过组装方法实现金属纳米粒子和葡萄糖氧化酶(GOD)的高效固定；银离子通过配位作用结合在葡萄糖氧化酶的辅酶因子FAD的N‑5和C‑4上的羰基氧之间，导致葡萄糖氧化酶的结构发生变化，在激光照射下，其SERS信号发生了明显的改变(包括峰位移的改变以及某些峰的逐渐出现和消失)，银离子浓度越高，1629cm^‑1与1485cm^‑1相对强度越小，根据此规律实现银离子的定量检测。此外，通过还原剂溶液还原银离子生成零价银恢复葡萄糖氧化酶的SERS信号，使得该传感芯片能够被循环利用。

技术领域

本发明属于SERS检测技术领域，具体涉及一种可再生的用于痕量银离子检测的葡萄糖氧化酶SERS传感芯片及其制备方法。

背景技术

重金属污染已成为当今非常严重和紧迫的问题，即使在低浓度下，这些污染物也会对环境和人体产生不利影响，造成生殖障碍，影响胎儿正常发育，威胁儿童和成人身体健康等，最终降低人口身体素质，阻碍人口的可持续发展。其中，银是普遍的金属污染物之一。由于在摄影，电子，制药和镜子生产等行业中的广泛使用，每年有大量的银从工业废物释放到空气，水，土壤，甚至食物中。因此，开发和建立一种用于检测痕量银离子的高灵敏度和高选择性的分析方法非常重要，特别是对于毒性监测，临床诊断等。当前，测定银离子的方法有极谱法，电感耦合等离子体-原子发射光谱法(ICP-AES)，原子吸收/发射光谱法等。这些方法能够准确检测银离子，但成本高昂，步骤繁琐，需要的样品量多。为了克服这些缺点，各种用于检测重金属离子的平台陆续得以开发，包括比色检测，电化学分析，荧光和表面增强拉曼散射技术等。

拉曼光谱分析法是对于入射光频率产生频移的散射光谱进行分析，以得到分子振动、转动方面的信息，并应用于分子结构研究，是一种原位、实时检测的技术。由于拉曼散射的效率极低，散射截面极小，因此常规拉曼在应用上存在很大局限性。直到20世纪70年代，Fleischmann等发现吡啶分子吸附在粗糙的银电极表面时会导致拉曼信号强度大幅增加的现象。表面增强拉曼不仅可以作为指纹光谱用于定性分析研究物质的结构，也可以广泛应用于分析传感领域。SERS光谱在传感领域的优势包括：较高的灵敏度，可实现单分子检测，无需样品前处理，可实现在线痕量检测，所需样品量较少。基于上述优势，SERS技术被广泛应用到环境污染物检测，生物分子检测，以及食品安全中。

葡萄糖氧化酶(GOD)因为其高特异性，高转换率，高稳定性和低成本，被广泛用于生物传感。葡萄糖氧化酶(GOD)主要由氧化型的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)和还原型的黄素腺嘌呤二核苷酸(FADH)构成，是一种常用的功能酶，它可以特异性催化水解D-葡萄糖和O₂的反应，生成D-葡萄糖酸(δ-内酯)和H₂O₂。根据文献报道GOD具有较强的SERS信号，其SERS信号来自于葡萄糖氧化酶的辅酶因子：黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)。此外，GOD对生物系统几乎没有毒性，可以将GOD作为SERS探针用于细胞及活体的生物学研究。

在人类的生产和生活活动中,为了把资源利用率提高到最高点,把资源的消耗率降低到最低点,节约自然资源，降低成本，减轻工业生产对于环境的污染，要求我们设计开发新型实用的可循环利用的传感器。

发明内容

本发明的目的是提供一种简易的可循环使用的可再生的用于痕量银离子检测的葡萄糖氧化酶SERS传感芯片及其制备方法，该方法利用葡萄糖氧化酶(GOD)的表面增强拉曼(SERS)信号随银离子浓度变化的特点，将葡萄糖氧化酶作为SERS探针实现银离子的检测。该芯片结构简单，成本低廉，原料来源广泛，响应速度快。