納米銀新襯底的合成與表面增強拉曼光譜分析希瓦氏菌的研究.pdf

1、表面增強拉曼光譜(SERS)法通過活性襯底的引入，克服了普通拉曼光譜法低靈敏度、強熒光干擾的缺點，推進了拉曼光譜技術在表面科學、分析科學和生物科學等領域的廣泛應用。在SERS迅速發(fā)展的過程中，利用納米材料合成技術獲得穩(wěn)定性高、重現(xiàn)性好、具有大量可控“熱點”的活性襯底一直是SERS研究的主要內(nèi)容之一。對SERS高活性襯底的研究既有助于更深入探討SERS機理，又可進一步擴大SERS的應用范圍，達到理論和應用有機結合的目的。
　　與分析

2、微生物的其它技術相比，SERS具有非接觸性、非破壞性、制樣簡單、所需樣少、高靈敏度和高重復性等特點，可實現(xiàn)對微生物的快速無損分析，且能在較寬的激發(fā)波長范圍內(nèi)提供更精細且易于分析的譜峰信息。SERS技術已越來越多地應用于微生物細胞化學組成以及代謝過程的研究，成為微生物分類、鑒定和檢測的重要技術之一。
　　論文針對SERS新活性襯底的建立及SERS在微生物分析領域的應用進行的研究工作和取得的進展如下:
　　1.基于納米銀的新襯底

3、的合成和應用。分別利用植物血桐水提取物和異化金屬還原菌Shewanella oneidensis MR-1(MR-1)合成了2種不同納米銀顆粒;利用銅-銀金屬置換反應，在經(jīng)過硫酸-超聲鈍化或低溫處理后的銅片表面上形成了銀膜;利用檸檬酸鈉合成的納米銀溶膠在具有微米級顯微纖維結構的化妝粉撲和濾紙模板上的吸附作用，制備了兩種不同的銀納米粒子膜。以藥物小分子氯霉素和阿昔洛韋及希瓦氏菌MR-1為SERS探測分子，考察了以上獲得的不同納米銀材料作為

4、SERS襯底的活性。實驗結果表明:(1)與常用襯底納米銀溶膠相比，銅-銀置換法獲得的硫酸鈍化Cu-Ag膜和低溫處理Cu-Ag膜用于SERS分析阿昔洛韋分子時，表現(xiàn)出較高的襯底活性。特別是硫酸鈍化Cu-Ag膜作為活性襯底具有更好的均一性、穩(wěn)定性和更低的檢測限。室溫放置14天后的襯底對同一濃度阿昔洛韋檢測信號強度無明顯差別，可檢測最低濃度為1×10-4mol/L;(2)化妝粉撲模板法獲得銀納米粒子膜能增強SERS對微生物MR-1峰的響應強度

5、，但獲得的MR-1特征峰出現(xiàn)約Δ20 cm-1拉曼位移;(3)異化金屬還原菌MR-1自身還原的銀作為襯底，雖比直接用納米銀溶膠表征獲得的MR-1譜峰強度稍低，但MR-1表現(xiàn)出獨特的拉曼光譜特征峰，這一發(fā)現(xiàn)為異化金屬還原菌的鑒別提供了新思路;
　　2.建立了一種鑒別異化金屬還原菌希瓦氏菌的SERS方法。利用革蘭氏陰性厭氧菌希瓦氏菌的胞外電子傳遞能力(EET)，在細胞膜內(nèi)將Ag(Ⅰ)還原成Ag(0)，直接以此納米銀顆粒為SERS活性襯

6、底,獲得了希瓦氏奧達奈MR-1，脫色希瓦氏菌和腐敗希瓦氏菌三個希瓦氏菌亞種各自的拉曼光譜特征峰。利用該法可快速、準確地區(qū)分金屬還原菌與非金屬還原菌如大腸桿菌，鑒別出不同的金屬還原菌。該法的建立不但可進一步促進希瓦氏菌在地球化學循環(huán)、生物腐蝕、生物修復以及生物產(chǎn)能等方面發(fā)揮更大的作用，更解決了普通拉曼光譜法及基于納米銀溶膠為襯底的SERS法不能鑒別上述菌的問題。
　　3.建立了一種基于自組裝銀納米粒介導的希瓦氏菌胞外聚合物(EPS)

7、表面增強拉曼散射原位表征方法。首先利用帶正電荷的多聚賴氨酸(PLL)與帶負電荷的檸檬酸鈉合成的納米銀溶膠(cit-AgNP)通過靜電吸引作用形成穩(wěn)定的PLL-AgNP復合物之后。帶負電荷的希瓦氏菌MR-1則通過靜電吸引作用吸附PLL-AgNP復合物，形成自組裝MR-1-PLL-AgNP復合物。通過對比MR-1-PLL-AgNP復合物、MR-1、MR-1的EPS的拉曼光譜圖發(fā)現(xiàn)，自組裝菌-PLL-AgNP復合物可獲得包括有關EPS信息在內(nèi)