[发明专利]一种表面增强拉曼光谱微纳3D打印基底及其制备方法

说明书

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种表面增强拉曼光谱微纳3D打印基底及其制备方法。所述制备方法包括：以丙三醇、超纯水、硝酸银和柠檬酸三钠为原料，制备银种子溶液，以氯金酸溶液、左旋多巴溶液、超纯水、银种子溶液为原料制备金刺纳米颗粒，将金刺纳米颗粒移入海藻酸钠水凝胶中，避光搅拌过夜，获得水凝胶，以水凝胶为对象，在含氯化钙的琼脂糖凝胶上3D打印三维基底。本发明通过构建海藻酸钠水凝胶基底的三维结构，提供了一个具有良好均一性、稳定性和可重复性的SERS基底，拉曼增强效果良好。

技术领域

本发明属于3D打印技术领域，具体涉及一种表面增强拉曼光谱微纳3D打印基底及其制备方法。

背景技术

表面增强拉曼光谱(SERS)是一种强大的光谱技术，能够检测微量化学物质，并根据其独特的振动特性对其进行识别。尽管有许多复杂的方法用于制备SERS衬底，但只有开发更便宜、更简单的方法，SERS的广泛应用潜力才有可能实现。现在学者研究的重点在于简单SERS基底的潜在应用和未来方向，重点关注通过喷墨和丝网印刷以及便携式SERS分析用电置换制备的高SERS活性三维纳米结构，这一领域具有未来研究和商业化潜力。但目前拉曼检测的研究由于三维基底均一性的限制，不能很好地应用于一部分样品的检测。现有表面增强拉曼散射三维基底的生物相容性不好，大部分检测的方向都是环境或者工业上的检测，少有用于医学或人体组织相关的三维基底拉曼检测。

电化学粗糙化电极很容易用于制作SERS基底，它只需将待分析的溶液沉积在电极上或将电极浸入溶液中一定时间，然后使电极干燥即可。由于SERS是一种高度依赖于待测分子和基底之间距离的检测方式，通过将分析物分子集中在电极纳米结构表面，能够产生比通过电极表面上的液体进行分析更高的SERS信号。电极表面越粗糙，SERS增强效果越好。电极的表面粗糙度取决于氧化-还原循环速率和数量。根据所用的粗糙化程序，电极的表面粗糙度可能变化很大，从而导致整个电极表面的增强不均匀。所制得基底的均一性差，进行拉曼检测时，检测物质的拉曼信号重复性差。

由于微加工和光学技术的进步，手持式和便携式拉曼光谱仪的质量不断提高，成本不断降低。在取证、食品安全、环境保护、防区外检测和防御等应用领域利用SERS的能力有助于减少将样本送到实验室进行检测的相关成本和时间延迟，以及为不稳定样品的分析开辟新途径，部分不稳定样品在取样点和分析实验室之间会分解等变化。然而，拉曼增强效果差或者均一性差的SERS三维基底会影响分析物与SERS基底紧密结合，从而无法产生高敏的SERS信号。

综上所述，需要开发一种拉曼增强效果良好、均一性的SERS三维基底。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种表面增强拉曼光谱微纳3D打印基底及其制备方法。

本发明提供了一种表面增强拉曼光谱微纳3D打印基底的制备方法，包括以下步骤：

以丙三醇、超纯水、硝酸银和柠檬酸三钠为原料，制备银种子溶液；

以氯金酸溶液、左旋多巴溶液、超纯水、银种子溶液为原料制备金刺纳米颗粒；

将金刺纳米颗粒移入海藻酸钠水凝胶中，避光搅拌过夜，获得金刺纳米颗粒水凝胶；

以金刺纳米颗粒水凝胶为原料，在含氯化钙的琼脂糖凝胶上3D打印三维基底。

优选的，上述表面增强拉曼光谱微纳3D打印基底的制备方法，合成金刺纳米颗粒的方法如下：

(1)制备银种子粗品：

以丙三醇、超纯水、硝酸银和柠檬酸三钠为原料，制备银种子粗品；

(1)中，丙三醇、超纯水、硝酸银、柠檬酸三钠的比例为70-73ml:42-46ml:18-22.5mg:100-110mg；

(2)制备金刺纳米颗粒：