[发明专利]表面增强拉曼散射基底材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了表面增强拉曼散射基底材料及其制备方法和应用，所述基底材料具有核壳结构，包括：金超粒子和空心结构的金属有机骨架，所述金超粒子设置在所述金属有机骨架内，所述金属有机骨架的内表面与所述金超粒子的外表面之间存在孔隙；还包括：功能化修饰材料，所述功能化修饰材料通过化学键结合在所述金超粒子的外表面。本发明可实现对肺癌呼吸标志物的快速气体捕获、快速吸附、特异性和快速定量检测。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及一种表面增强拉曼散射基底材料及其制备方法和应用。

背景技术

人体新陈代谢的部分产物由血液运送至肺部，在肺泡通过气体交换出现在呼出气体中。癌症呼出气中的挥发性有机气体(VOCs)种类含量与常人有较大差异，其中醛类分子已经被证实可以作为肺癌患者的的生物标记物，通过其含量的变化判断组织细胞的代谢情况，进而实现对肺癌的早期诊断。目前，主要通过固相微萃取联合气相色谱-质谱联用(GC-MS)技术、热解析仪联合气相色谱、中红外区域的激光吸收光谱等进行VOCs检测分析。此类方法操作繁琐、对人员和仪器设备等要求较高，通常只能在医院或者专业机构完成检测，这就导致这些检测方法的应用大大受限。其次，对呼出气进行检测从而对疑似病人进行快速初筛，也是一种非侵入式的无损早期检测手段，前景很大。

表面增强拉曼散射(SERS)是一种根据不同分子振动能级及结构信息进行痕量待测物检测的分析技术。具有灵敏度高、特异性强、原位无损检测等优点，广泛应用于物理、化学、生物等领域。但由于SERS的信号随着检测物与热点的距离急剧衰减，故待测物必须快速吸附在SERS热点上，而且气体密度低、流动性强，SERS进行检测是十分困难的，这就促使我们思考如何用一种可以方便快捷进行呼出气中标志物检测的SERS基底和方法。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种表面增强拉曼散射基底材料及其制备方法和应用，本发明可实现对肺癌呼吸标志物的快速气体捕获、快速吸附、特异性和快速定量检测。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种表面增强拉曼散射基底材料。根据本发明的实施例，所述基底材料具有核壳结构，包括：金超粒子和空心结构的金属有机骨架，所述金超粒子设置在所述金属有机骨架内，所述金属有机骨架的内表面与所述金超粒子的外表面之间存在孔隙；

还包括：功能化修饰材料，所述功能化修饰材料通过化学键结合在所述金超粒子的外表面。

根据本发明实施例的表面增强拉曼散射基底材料，第一，由于金属有机骨架的空心结构有利于拉曼响应区域的气体快速置换过程，使得该材料对气体分子的检测速度变快，又由于空心结构对气体分子的富集效应，可以实现对微量气体分子的吸附与检测；第二，本发明修饰的功能化分子与肺癌呼吸标志物(例如3-乙基苯甲醛、苯甲醛、水杨醛和戊二醛等)结合的活性高，可实现醛类分子的迅速捕获，使得该表面增强拉曼散射基底材料对上述肺癌呼吸标志物的灵敏度更高，从而实现醛类分子的定性定量检测。由此，上述表面增强拉曼散射基底材料可实现对肺癌呼吸标志物的快速气体捕获、快速吸附、特异性和快速定量检测。

另外，根据本发明上述实施例的表面增强拉曼散射基底材料还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述基底材料的粒径为200-600nm。

在本发明的一些实施例中，所述基底材料的比表面积为30-80m²/g。

在本发明的一些实施例中，所述金超粒子的粒径为100-300nm。

在本发明的一些实施例中，所述金属有机骨架的厚度为20-100nm。

在本发明的一些实施例中，所述功能化修饰材料选自对氨基苯硫酚、巯基乙胺和3-氨基苯硫酚中的至少之一。