[发明专利]一种用于痕量微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件、制备方法及检测方法

说明书

本发明公开了一种用于微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件及其制备方法，所述器件包括相互附着的二氧化硅衬底层，薄膜层，所述二氧化硅衬底层留有一窗口而裸露出部分薄膜层，所述窗口表面以及裸露出的薄膜层附有金属层，裸露出的薄膜层及其上的金属层分别具有阵列排布的上下通孔A和B，所述薄膜层为氮化硅、二硫化钼或石墨烯薄膜。本发明还公开了利用所述SERS器件来检测水环境中痕量微囊藻毒素分子的方法，所述方法实现了痕量微囊藻毒素分子过孔弱电流信号的检测及其弱拉曼散射信号的增强，可同时实现痕量分子含量及其表面增强拉曼散射信号检测。

技术领域

本发明属于微囊藻毒素检测技术领域，特别涉及一种用于痕量微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件、制备方法及检测方法。

背景技术

微囊藻毒素是蓝藻水华时出现频率最高、产生量最大、造成危害最严重的具有生物活性的七肽单环肝毒素，主要通过抑制蛋白磷酸酶1和蛋白磷酸酶2A来损坏生物体的肝脏，至今已发现了80多种异构体，被国际癌症研究机构归为2B类致癌化合物。世界卫生组织和中国政府分别将生活饮用水中微囊藻毒素含量限制为1μg/L。但研究结果表明，富营养化水体中MCs的含量甚微，仅为为ng/L或μg/L级，因此，检测痕量MCs要求分析方法具有较高的灵敏度、准确性和重复性。

微囊藻毒素的传统检测方法有高效液相色谱法、生物化学分析法、酶联免疫吸附法、白磷酸酶抑制法、基质辅助激光解吸附质谱技术，这些方法虽然检测灵敏度高，但大多数需要对样品进行复杂的预处理，不能满足当前对微囊藻毒素快速筛查的需求。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的之一在于提供一种用于微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件及制备方法，其二在于提供一种基于多孔阵列电磁场增强SERS器件的痕量微囊藻毒素检测分析方法，用以解决现有技术中微囊藻毒素的检测操作复杂、样品预处理昂贵、难以实现对水体的原位监测等问题。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

1、一种用于微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件，所述器件包括相互附着的二氧化硅衬底层，薄膜层，所述二氧化硅衬底层留有一窗口，使得部分薄膜层悬浮在窗口上，所述窗口表面以及悬浮着的薄膜层附有金属层，悬浮着的薄膜层及其上的金属层分别具有阵列排布的上下通孔A和B，所述薄膜层为氮化硅、二硫化钼或石墨烯薄膜。

优选的，所述薄膜层厚0.34～1纳米，所述二氧化硅衬底层厚500～1000纳米。

优选的，所述窗口由外到内口径逐渐变小。

优选的，所述金属层为金、银或铜，所述金属层厚100～300纳米。

优选的，所述通孔A和B的孔径大小分别为2～5纳米，40～200纳米，所述通孔A和B的阵列周期为50～300纳米。

2、所述一种用于微囊藻毒素检测的多孔阵列电磁场增强SERS器件的制备方法，包括如下步骤：

1)在二氧化硅衬底表面生长氮化硅、二硫化钼薄膜，或者转移单层石墨烯薄膜，采用湿

法刻蚀的方法在二氧化硅衬底腐蚀出一个窗口而使得部分薄膜层悬浮在窗口上；

2)在窗口面以及悬浮的薄膜表面镀金属薄膜；

3)采用聚焦离子束方法，在悬浮的薄膜层及其上的金属层分别制备出阵列排布的上下通

孔A和B，所述通孔A和B的孔径大小分别为2～5纳米，40～200纳米，所述通孔A和B

的阵列周期为50～300纳米。

3、水环境中痕量微囊藻毒素分子检测系统搭建：以下“多孔阵列电磁场增强SERS器件”

简称“SERS-cell”。