三維仿生表面增強(qiáng)拉曼散射基底構(gòu)建及其用于動(dòng)物病毒非標(biāo)記檢測.pdf

1、表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）技術(shù)以其獨(dú)特的譜帶窄、靈敏度高、抗光漂白、無水干擾以及可提供指紋圖譜信息等優(yōu)勢，在生物醫(yī)學(xué)、分子識別、痕量檢測、材料研究等眾多領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。制備出成本低廉、性能優(yōu)良的SERS基底是推動(dòng)SERS技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，實(shí)現(xiàn)SERS技術(shù)廣泛應(yīng)用于實(shí)際分析和檢測的關(guān)鍵之一。本論文致力于發(fā)展操作簡便、可大規(guī)模生產(chǎn)的制備SERS基底的新方法;構(gòu)建靈敏度高、重現(xiàn)性好、穩(wěn)定性強(qiáng)的三維(3D)仿生SERS新基底;并將其

2、應(yīng)用于快速、準(zhǔn)確的動(dòng)物病毒的非標(biāo)記檢測;主要研究結(jié)果如下:
　　1.采用具有天然規(guī)則微陣列的蟬翅為原材料，利用間歇式離子濺射法在蟬翅表面修飾大量銀納米粒子，形成了擁有豐富的小于10nm的納米間隙（nano-gap）結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生了高密度的SERS增強(qiáng)“熱點(diǎn)”，制備出了具有3D結(jié)構(gòu)的仿生基底，并分析了蟬翅表面高密度銀納米粒子形成的原因。這種新型基底制作簡便、成本低廉，可以進(jìn)行大規(guī)模制備，擁有較高的靈敏度(R6G，10-13M)，而且具有

3、出眾的點(diǎn)與點(diǎn)（媲美Klarite芯片）和片與片(RSD=5.4％)之間的信號重現(xiàn)性，還表現(xiàn)了出色的穩(wěn)定性。
　　2.制備了擁有類似結(jié)構(gòu)二維(2D)金包被的仿生基底和2D銀包被的仿生基底，與3D仿生基底對比研究發(fā)現(xiàn)，基底的增強(qiáng)效果不但與所修飾的金屬有關(guān)，也與基底的納米結(jié)構(gòu)中“熱點(diǎn)”的密度密切相關(guān)。運(yùn)用時(shí)域有限差分法(FDTD)方法對不同基底的電磁場分布進(jìn)行模擬，計(jì)算了電磁場增強(qiáng)對EF的貢獻(xiàn)。計(jì)算了幾種SERS基底的平均增強(qiáng)因子，發(fā)現(xiàn)

4、3D仿生基底的平均增強(qiáng)因子比2D仿生基底和Klarite芯片至少要高一個(gè)數(shù)量級，并且在近紅外785nm激光的照射下達(dá)到最大值5.8×107，表明3D仿生基底非常適合于生物分子分析。
　　3.利用3D仿生基底，對三種常見動(dòng)物病毒豬圓環(huán)病毒2型(PCV2)，豬偽狂犬病毒(PRV)和禽流感病毒(H5N1)進(jìn)行了非標(biāo)記檢測。研究了基底上所滴加的病毒濃度對檢測效果的影響，多次可重復(fù)的獲得了三種病毒的SERS譜圖，顯示出了3D仿生基底的靈敏度