一种磷酸盐微晶诱导的SERS超灵敏毒品痕量检测法的制作方法

一种磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法
技术领域
1.本发明属于纳米材料应用技术领域，尤其涉及一种磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法。


背景技术：

2.毒品(可卡因、海洛因、冰毒等)的滥用给人们和社会带来了严重的危害，并且已经成为全球关注的社会问题。如：甲基苯丙胺是冰毒的有效成分，是一种较强的中枢神经兴奋剂，被列为第一类精神药品，其代谢物主要以苯丙胺的形式存在。随着经济全球化和社会化的发展，毒品的社会危害将持续严重。因此，发展出快速、痕量和特异性的毒品检测技术，对于打击毒品犯罪有着重要的工作意义。
3.目前，针对毒品及其衍生物的检测技术主要有化学显色法、荧光分析法、胶体金法、色谱及色质联用等仪器分析法。化学显色法价格便宜，方便快捷，但无法区分结构相似的毒品；荧光分析法使用简便、选择性强，然而荧光光谱特异性差，易受杂质干扰，灵敏度低，难以实现痕量检测；胶体金法方便快捷，灵敏度高，但服用某些常规药物时易出现假阳性；仪器分析法具有高灵敏、高特异性的优点，但设备昂贵、前处理复杂，很难推广至普适的现场快速检测。因此，同时实现毒品的快速、灵敏、痕量的现场检测，仍然面临着巨大的挑战。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术中的缺陷，为此，本发明提供一种磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法。本发明能够显著提高以二氧化硅阵列为模板的表面增强拉曼光谱(surface enhanced raman scattering，简称sers)衬底的检测能力，可快速检测出不同毒品。
5.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法，具体包括如下步骤：
7.s1、制备sio2np/au衬底的制备：以硅片为基底，使用sio2np球，制备sio2np薄膜，再去除sio2np薄膜形成过程中残留的表面活性剂；并在sio2np薄膜表面沉积金膜，获得具有sers热点的sio2np/au拉曼衬底；
8.s2、将待测物混合于sers增强溶剂中，再将混合物滴加于sio2np/au的sers衬底表面，待其自然干燥后进行sers检测。
9.优选的，一种磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法，具体包括如下步骤：
10.s1、制备sio2np/au衬底的制备：以硅片为基底，使用sio2np球，制备单层均一的二维sio2np薄膜，再去除sio2np薄膜形成过程中残留的表面活性剂；并在sio2np薄膜表面沉积金膜，得到sio2np/au，获得具有sers热点的拉曼衬底；
11.s2、将待测物以浸泡或滴加的方式附着在sio2np/au的sers衬底表面，再滴加sers增强溶剂，干燥后进行sers检测。
12.优选的，sio2np球的直径为150-300nm，150nm是目前可以制得的均一化薄膜最小的尺寸，且采用sio2np球制得的薄膜可以紧贴在硅片表面，如果采用其他产品，如ps小球等，组装的薄膜易被样品中的水冲散。sio2np球与球之间的空隙就是一个sers热点，在纳米尺寸下，150nm的sio2np球薄膜必然含有丰富的sers热点。
13.优选的，步骤s1中采用气/液界面胶体自组装技术制备单层均一的二维sio2np薄膜，气/液界面自组装是一种物理现象，由于水的表面张力，sio2np球被平铺在水的表面，且只有单层均一的薄膜才能得到均一稳定的sers信号。
14.优选的，表面活性剂为十二烷基硫酸钠，且采用退火的方式去除sio2np薄膜形成过程中残留的表面活性剂。
15.优选的，步骤s1中使用物理溅射沉积法在sio2np表面沉积金膜，这是镀金膜仪器中的一种技术，采用物理溅射法镀的金膜更加均匀，方便。
16.优选的，sers增强溶剂为优化的磷酸盐溶液，具体的，将分析物分别溶解在不同浓度的磷酸盐溶液中，干燥后，固定其他条件不变，得到最佳sers信号的组对应的磷酸盐浓度则为优化后的浓度，得到浓度为10-4-10-2
mol/l。
17.本发明的优点在于：
18.(1)本发明是将待测毒品分子与一定浓度的磷酸盐溶液混合，再滴加少量的混合液于sio2np/au的sers阵列表面，在其自然干燥的过程中，sers衬底表面会形成大量的磷酸盐微晶体，这些微晶体的形成占据sio2np球的球表面，与sers衬底之间形成纳米孔隙，因此目标分子在毛细作用力下更多的聚集于sio2np球之间形成的sers热点中，从而提高检测效率。
19.(2)本发明基于表面增强拉曼光谱技术是一种无损的分子检测技术，不仅响应快、灵敏度高，而且具有指纹图谱的能力，在多种小分子如毒品分子等的痕量检测中显示出良好的优势，使得本发明检测方法简单、科学、高效，且衬底干净、均一、无信号干扰，无需化学修饰捕获即可实现对毒品分子的痕量检测。
20.(3)使用本发明方法可对不同的毒品分子进行多次检测，该方法具有通用性，检测重复性和一致性都能得到非常好的保证，从而可以广泛用于实时痕量的检测生物样品中的毒品分子。
附图说明
21.图1为本发明150nm sio2np/au sers衬底阵列扫描电镜图。
22.图2为本发明磷酸盐微晶体沉积在150nm sio2np/au sers衬底阵列扫描电镜图。
23.图3为本发明实施例3磷酸盐晶体作用前后10ppm苯丙胺sers强度的变化。
24.图4为本发明实施例4-6检测不同毒品在sio2np/au衬底上的sers图。
具体实施方式
25.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，实施例中所涉及的原料均来自普通市售产品。
26.实施例1
27.s1、制备sio2np/au衬底的制备：以硅片为基底，使用尺寸为150nm的sio2np球，采用气/液界面胶体自组装技术制备单层均一的2d sio2np薄膜，用高温退火的方式去除sio2np薄膜形成过程中残留的表面活性剂(十二烷基硫酸钠)；使用物理溅射沉积法在sio2np表面沉积金膜，并对沉积时间、电流密度和真空度等参数进行调控获得具有丰富sers热点的拉曼衬底，如图1所示；并利用4-mba等拉曼探针分子验证sio2np/au衬底sers信号的均一性，具体的，在含有4-mba分子的sio2np/au衬底上随机取20个点，然后对比这20个点的信号强度；如图1所示，为150nm sio2np/au sers衬底阵列扫描电镜图。
28.s2、将待测物混合于浓度优化后的磷酸盐溶液中，再将混合物滴加于sio2np/au的sers衬底表面，待其自然干燥后进行sers检测。
29.实施例2
30.s1、制备sio2np/au衬底的制备：以硅片为基底，使用尺寸为150nm的sio2np球，采用气/液界面胶体自组装技术制备单层均一的2d sio2np薄膜，用高温退火的方式去除sio2np薄膜形成过程中残留的表面活性剂(十二烷基硫酸钠)；使用物理溅射沉积法在sio2np表面沉积金膜，并对沉积时间、电流密度和真空度等参数进行调控获得具有丰富sers热点的拉曼衬底；并利用4-mba等拉曼探针分子验证sio2np/au衬底sers信号的均一性，具体的，在含有4-mba分子的sio2np/au衬底上随机取20个点，然后对比这20个点的信号强度；
31.s2、将待测物以浸泡或滴加的方式附着在sio2np/au的sers衬底表面，再滴加优化浓度后的磷酸盐溶液，干燥后进行sers检测。
32.实施例1和实施例2中优化的磷酸盐溶液是指对磷酸盐浓度进行优化，具体的，将分析物分别溶解在不同浓度的磷酸盐溶液中，干燥后，固定其他条件不变，得到最佳sers信号的组对应的磷酸盐浓度则为优化后的浓度。
33.具体的，磷酸盐微晶体沉积在150nm sio2np/au sers衬底阵列上的扫描电镜图如图2所示。
34.实施例3
35.将10ppm的苯丙胺(am)作为待测物实施于实施例1的检测方法中，结果如图3所示，图3为苯丙胺在sio2np/au衬底上的sers图，可以看出在相同浓度下，磷酸盐(pbs)处理组的苯丙胺sers信号强于水处理组的苯丙胺sers信号。
36.实施例4
37.将可卡因作为待测物实施于实施例1的检测方法中，结果如图4(a)所示，图4(a)为可卡因在sio2np/au衬底上的sers图，可以看出在相同浓度下，磷酸盐(pbs)处理组的可卡因sers信号强于水处理组的可卡因sers信号。
38.实施例5
39.将4,5-亚甲基二氧基苯丙胺(mamd)作为待测物实施于实施例1的检测方法中，结果如图4(b)所示，图4(b)为可卡因在sio2np/au衬底上的sers图，可以看出在相同浓度下，磷酸盐(pbs)处理组的4,5-亚甲基二氧基苯丙胺sers信号强于水处理组的4,5-亚甲基二氧基苯丙胺sers信号。
40.实施例6
41.将3,4-亚甲基二氧甲基苯丙胺(mam)作为待测物实施于实施例1的检测方法中，结
果如图4(c)所示，图4(c)为可卡因在sio2np/au衬底上的sers图，可以看出在相同浓度下，磷酸盐(pbs)处理组的3,4-亚甲基二氧甲基苯丙胺sers信号强于水处理组的3,4-亚甲基二氧甲基苯丙胺sers信号。
42.由实施例3-6可以得出，pbs处理组的毒品sers强度均高于水处理组的毒品，因此，使用磷酸盐在衬底表面对sers信号具有增强作用。本发明方法是利用表面增强拉曼光谱技术不仅响应快、灵敏度高，而且具有指纹图谱的能力，在多种小分子如毒品分子等的痕量检测中显示出良好的优势。
43.以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。

技术特征：
1.一种磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法，其特征在于，具体包括如下步骤：s1、制备sio2np/au衬底的制备：以硅片为基底，使用sio2np球，制备sio2np薄膜，再去除sio2np薄膜形成过程中残留的表面活性剂；并在sio2np薄膜表面沉积金膜，获得具有sers热点的sio2np/au拉曼衬底；s2、将待测物混合于sers增强溶剂中，再将混合物滴加于sio2np/au的sers拉曼衬底表面，待其自然干燥后进行sers检测。2.一种如权利要求1所述的磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法，其特征在于，具体包括如下步骤：s1、制备sio2np/au衬底的制备：以硅片为基底，使用sio2np球，制备单层均一的二维sio2np薄膜，再去除sio2np薄膜形成过程中残留的表面活性剂；并在sio2np薄膜表面沉积金膜，得到sio2np/au，获得具有sers热点的拉曼衬底；s2、将待测物以浸泡或滴加的方式附着在sio2np/au的sers衬底表面，再滴加sers增强溶剂，干燥后进行sers检测。3.根据权利要求1或2所述的一种磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法，其特征在于：所述sio2np球的直径为150-300nm。4.根据权利要求1或2所述的一种磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法，其特征在于：步骤s1中采用气/液界面胶体自组装技术制备单层均一的二维sio2np薄膜。5.根据权利要求1所述的一种磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法，其特征在于：所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠，且采用退火的方式去除sio2np薄膜形成过程中残留的表面活性剂。6.根据权利要求1所述的一种磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法，其特征在于：步骤s1中使用物理溅射沉积法在sio2np表面沉积金膜。7.根据权利要求1或2所述的一种磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法，其特征在于：所述sers增强溶剂为10-4-10-2
mol/l的磷酸盐溶液。8.根据权利要求2所述的一种磷酸盐微晶诱导的sers超灵敏毒品痕量检测法，其特征在于：所述sers增强溶剂的加入量为2-10ul。

技术总结
本发明属于纳米材料应用技术领域，尤其是一种磷酸盐微晶诱导的SERS超灵敏毒品痕量检测法。本发明包括如下步骤：S1、制备SiO2NP/Au衬底的制备：以硅片为基底，使用SiO2NP球，制备SiO2NP薄膜，再去除SiO2NP薄膜形成过程中残留的表面活性剂；并在SiO2NP薄膜表面沉积金膜，得到SiO2NP/Au；获得具有SERS热点的拉曼衬底；S2、将待测物混合于SERS增强溶剂中，再将混合物滴加于SiO2NP/Au的SERS衬底表面，待其自然干燥后进行SERS检测。本发明检测方法简单、科学、高效，且衬底干净，均一，无信号干扰，无需化学修饰捕获即可实现对毒品分子的痕量检测。学修饰捕获即可实现对毒品分子的痕量检测。学修饰捕获即可实现对毒品分子的痕量检测。


技术研发人员：肖婷婷 赵凌艺 张洪文 蔡伟平
受保护的技术使用者：安徽省疾病预防控制中心（省健康教育所、省公共卫生研究院）
技术研发日：2023.05.08
技术公布日：2023/8/24