專利名稱：一種雙模式光學(xué)編碼探針及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米材料領(lǐng)域，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種雙模式光學(xué)編碼探針及其制備方法，該雙模式光學(xué)編碼探針具備熒光和表面增強(qiáng)拉曼散射聯(lián)合編碼的功能。
背景技術(shù)：
隨著制備技術(shù)與表征手段的不斷改善，基于納米材料的光學(xué)探針以其獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)及小尺寸的特點(diǎn)，逐漸成為國(guó)內(nèi)外研究者們關(guān)注的熱點(diǎn)。這些功能各異的光學(xué)探針在生物傳感、生物成像與生物檢測(cè)中具有重大的應(yīng)用前景。熒光探測(cè)技術(shù)快速且簡(jiǎn)單，是一種常用的生物檢測(cè)手段。傳統(tǒng)的有機(jī)染料分子(熒光團(tuán))存在固有的缺點(diǎn)，如發(fā)射譜范圍寬、熒光易被漂白等。近年來(lái)出現(xiàn)的半導(dǎo)體量子點(diǎn)材料具有光譜窄、光穩(wěn)定性高、發(fā)光特性可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，成為一種新型的生物熒光標(biāo)記物。表面增強(qiáng)拉曼散射(英文為“Surface Enhanced Raman Mattering”，文中簡(jiǎn)稱“SERS”)技術(shù)譜線窄、不易光漂白且對(duì)生物組織無(wú)損。表面增強(qiáng)拉曼散射具有的巨大的拉曼增強(qiáng)作用使基于表面增強(qiáng)拉曼散射的檢測(cè)能達(dá)到很高的靈敏度，甚至能實(shí)現(xiàn)單分子水平的檢測(cè)。編碼的光學(xué)探針可用于實(shí)現(xiàn)多種生物分子同時(shí)檢測(cè)。通常光學(xué)編碼基于熒光信號(hào)或者SERS信號(hào)。以量子點(diǎn)熒光編碼為例，理論上在可見(jiàn)光區(qū)(380-780nm)能生成約10種碼(10種顏色)。但是由于光譜重疊及共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)的影響，實(shí)際只能制備出3種左右光譜可分辨的碼。而常用的拉曼標(biāo)記分子結(jié)構(gòu)相似，使得它們的SERS光譜也有很大程度的重疊，可利用的光譜范圍有限。這些不利因素使得單獨(dú)基于熒光信號(hào)或者SERS信號(hào)的編碼方式生成的光譜可分辨碼個(gè)數(shù)遠(yuǎn)遜于理論預(yù)計(jì)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種雙模式光學(xué)編碼探針，該雙模式光學(xué)編碼探針集熒光與SERS兩種光學(xué)信號(hào)于一體，使該雙模式光學(xué)編碼探針具備熒光與SERS聯(lián)合編碼的能力，加強(qiáng)了光學(xué)編碼能力。同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種雙模式光學(xué)編碼探針的制備方法，該制備方法簡(jiǎn)單，并且可重復(fù)性高，制備出的光學(xué)探針可提供信號(hào)強(qiáng)的熒光和SERS信號(hào)。技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的雙模式光學(xué)編碼探針，該探針采用三層核殼結(jié)構(gòu)，第一層核為金納米棒，第二層殼為二氧化硅，第三層殼為碲化鎘量子點(diǎn)，第二層殼包裹在第一層核的外側(cè)，第三層殼貼覆在第二層殼的外側(cè)，第一層核的外表面貼覆有拉曼分子，且拉曼分子被第二層殼包裹。本發(fā)明的雙模式光學(xué)編碼探針的制備方法，包括以下步驟
步驟1.制備原始金納米棒溶液首先將十六烷基三甲基溴化銨溶液和四氯金酸溶液混合，再加入硼氫化鈉溶液，攪拌均勻，制得金種子溶液；然后在十六烷基三甲基溴化銨溶液中依次加入硝酸銀溶液、四氯金酸溶液、去離子水、抗壞血酸溶液，至混合溶液變?yōu)闊o(wú)色， 制成生長(zhǎng)溶液；最后在生長(zhǎng)溶液中加入金種子溶液，制得原始金納米棒溶液；步驟2.制備拉曼分子標(biāo)記的金納米棒用離心機(jī)將步驟1制備的原始金納米棒溶液進(jìn)行離心后，在原始金納米棒溶液中形成沉淀，提取該沉淀加入去離子水中，使沉淀溶解在去離子水中，形成金納米棒溶液，然后將溶解有拉曼分子的乙醇溶液加入金納米棒溶液中， 攪拌后制得拉曼分子標(biāo)記的金納米棒；
步驟3.制備金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液首先通過(guò)聚合物電解質(zhì)對(duì)步驟2制得的拉曼分子標(biāo)記的金納米棒表面進(jìn)行親硅處理，然后將拉曼分子標(biāo)記的金納米棒轉(zhuǎn)移至酒精溶液中，隨后在該酒精溶液中加入氨水和正硅酸乙酯，此時(shí)在拉曼分子標(biāo)記的金納米棒表面生長(zhǎng)一層二氧化硅，從而形成金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液；
步驟4.制備雙模式光學(xué)編碼探針首先將步驟3制得的金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液中的金屬介質(zhì)復(fù)合納米球進(jìn)行氨基修飾，然后將氨基修飾的金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液與碲化鎘量子點(diǎn)溶液混合攪拌，碲化鎘量子點(diǎn)吸附至金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球的表面，制得雙模式光學(xué)編碼探針。有益效果與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)
1.集熒光與SERS兩種光學(xué)信號(hào)于一體，使該雙模式光學(xué)編碼探針具備熒光與SERS聯(lián)合編碼的能力，加強(qiáng)了光學(xué)編碼能力。現(xiàn)有技術(shù)中，光學(xué)編碼探針通常僅具有一種編碼的能力，基于熒光信號(hào)或者SERS信號(hào)。本技術(shù)方案提供的光學(xué)編碼探針采用三層核殼結(jié)構(gòu)，第一層核為金納米棒，第二層殼為二氧化硅，第三層殼為碲化鎘量子點(diǎn)，且第一層核的外表面貼覆有拉曼分子，拉曼分子被第二層殼包裹。該光學(xué)編碼探針在激發(fā)光照射下，同時(shí)利用熒光光譜范圍與SERS光譜范圍，能產(chǎn)生熒光和SERS信號(hào)，具備熒光和SERS聯(lián)合編碼能力，實(shí)際能生成的碼個(gè)數(shù)將大大增加，具備優(yōu)異的光學(xué)編碼能力。該結(jié)構(gòu)的雙模式光學(xué)編碼探針具有N個(gè)直徑大小不同的碲化鎘量子點(diǎn)，M個(gè)不同種類的拉曼分子2，那么該光學(xué)編碼探針可編碼的個(gè)數(shù)H= 2^-1，擴(kuò)大了可編碼的個(gè)數(shù)。2.該結(jié)構(gòu)的光學(xué)編碼探針信號(hào)強(qiáng)、穩(wěn)定性好。與傳統(tǒng)的球形金顆粒作SERS基底相比，本技術(shù)方案采用金納米棒作SERS基底，能獲得更強(qiáng)的SERS信號(hào)。與傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料作為熒光材料相比，本技術(shù)方案采用碲化鎘量子點(diǎn)作為熒光材料，具有更窄的發(fā)射光譜和更高的光穩(wěn)定性。利用二氧化硅殼層將拉曼分子和碲化鎘量子點(diǎn)隔開(kāi)，避免兩者間產(chǎn)生能量轉(zhuǎn)移，使拉曼分子和碲化鎘量子點(diǎn)能很好的保持自身的光譜特性。這些結(jié)構(gòu)保證了光學(xué)編碼探針的信號(hào)強(qiáng)、工作穩(wěn)定性好。3.制備方法簡(jiǎn)單，并且可重復(fù)性高。本發(fā)明的雙模式光學(xué)編碼探針的制備方法僅包含四個(gè)步驟，過(guò)程簡(jiǎn)單，易于實(shí)施。同時(shí)，利用本制備方法具有可重復(fù)性高的特點(diǎn)?？芍貜?fù)性是納米材料制備技術(shù)中很關(guān)鍵的一個(gè)因素，通常不同批次制備出來(lái)的納米材料物理、 化學(xué)、光學(xué)等性質(zhì)可能不同，如尺寸大小不一致、光譜特性不一致等。而用本專利的方法，不同批次制備的探針具相近的物理、化學(xué)、光學(xué)性質(zhì)。


圖1是本發(fā)明的雙模式光學(xué)編碼探針的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是以碲化鎘量子點(diǎn)為熒光材料的雙模式光學(xué)編碼探針溶液的熒光光譜，激發(fā)波長(zhǎng)為400 nm。
圖3是以5，5-二硫代雙硝基苯甲酸)(英文全稱為5，5-dithiobis (2-nitro-benzoic acid),縮寫(xiě)為DTNB)分子為拉曼分子的雙模式光學(xué)編碼探針粒子的 SERS光譜，激發(fā)波長(zhǎng)為633 nm。圖4是以4巰基苯甲酸(英文全稱為4-mercaptobenzoic acid, 縮寫(xiě)為4MBA) 分子為拉曼分子的雙模式光學(xué)編碼探針粒子的SERS光譜，激發(fā)波長(zhǎng)為633nm。圖5是以4MBA與DTNB混合物為拉曼分子的雙模式光學(xué)編碼探針粒子的SERS光譜，激發(fā)波長(zhǎng)為633nm。圖中有第一層核1，拉曼分子2，第二層殼3，第三層殼4。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。如圖1所示，本發(fā)明的一種雙模式光學(xué)編碼探針，該探針采用三層核殼結(jié)構(gòu)，第一層核1為金納米棒，第二層殼3為二氧化硅，第三層殼4為碲化鎘量子點(diǎn)，第二層殼3包裹在第一層核1的外側(cè)，第三層殼4貼覆在第二層殼3的外側(cè)，第一層核1的外表面貼覆有拉曼分子2，且拉曼分子2被第二層殼3包裹。該結(jié)構(gòu)的雙模式光學(xué)編碼探針為基于三層核殼結(jié)構(gòu)的納米粒子，最內(nèi)層核為標(biāo)記了拉曼分子2的金納米棒，其外側(cè)包裹二氧化硅殼層，最外層為碲化鎘量子點(diǎn)。該雙模式光學(xué)編碼探針在激發(fā)光照射下，能同時(shí)產(chǎn)生熒光和SERS信號(hào)，具備熒光和SERS聯(lián)合編碼能力。進(jìn)一步，所述的拉曼分子2貼覆整個(gè)第一層核1的外表面。當(dāng)拉曼分子2貼覆整個(gè)第一層核1的外表面時(shí)，拉曼分子2能提供更強(qiáng)的SERS信號(hào)。進(jìn)一步，所述的碲化鎘量子點(diǎn)貼覆整個(gè)第二層殼3的外表面。當(dāng)碲化鎘量子點(diǎn)貼覆整個(gè)第二層殼3的外表面時(shí)，碲化鎘量子點(diǎn)能提供更強(qiáng)的熒光信號(hào)。為了使雙模式光學(xué)編碼探針具有更強(qiáng)的編碼能力，碲化鎘量子點(diǎn)的直徑大小有兩種或兩種以上。拉曼分子2包括兩種或兩種以上。拉曼分子2含有苯環(huán)分子和硫原子。拉曼分子2的拉曼散射截面越大時(shí)，就能產(chǎn)生越強(qiáng)的拉曼散射信號(hào)。通常含苯環(huán)的拉曼分子 2具有較大的拉曼散射截面。拉曼分子2是易于通過(guò)自身的硫原子與金納米棒上的金形成金-硫鍵吸附到金納米棒上，所以拉曼分子2優(yōu)選含有硫原子。拉曼分子2優(yōu)選4巰基苯甲酸分子、5，5- 二硫代雙(2-硝基苯甲酸)分子、4氨基苯硫酚分子、4甲氧基苯硫酚分子或者2萘硫酚分子中的一種或者任意組合。如果該結(jié)構(gòu)的雙模式光學(xué)編碼探針具有N個(gè)直徑大小不同的碲化鎘量子點(diǎn)，M個(gè)不同種類的拉曼分子2，那么雙模式光學(xué)編碼探針可編碼的個(gè)數(shù)H= 2μ+〃-1。例如，采用兩種拉曼分子和一種碲化鎘量子點(diǎn)共3種編碼材料制備雙模式光學(xué)編碼探針。兩種拉曼分子采用為5，5-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(DTM)和4巰基苯甲酸(4ΜΒΑ)，量子點(diǎn)為水相碲化鎘量子點(diǎn)。用3位二進(jìn)制碼(ΧΧΧ)表示本發(fā)明中光學(xué)編碼探針上的信號(hào)。從左往右，第一位表示量子點(diǎn)；第二位表示4ΜΒΑ ；第三位表示DTNB ；“ 1 ”表示有，“0”表示無(wú)。則實(shí)際可獲得的碼有(100) (101) (110) (111) (010) (001) (011)共 7 種碼((000)碼無(wú)意義)，而單獨(dú)采用3種發(fā)光波長(zhǎng)量子點(diǎn)或者3種拉曼分子，由于光譜重疊的影響，通常實(shí)際只能獲得 3種或4種碼，獲得7種碼十分困難。
上述雙模式光學(xué)編碼探針的制備方法，包括以下步驟
步驟1.制備原始金納米棒溶液首先將十六烷基三甲基溴化銨溶液和四氯金酸溶液混合，再加入硼氫化鈉溶液，攪拌均勻，制得金種子溶液；然后在十六烷基三甲基溴化銨溶液中依次加入硝酸銀溶液、四氯金酸溶液、去離子水、抗壞血酸溶液，至混合溶液變?yōu)闊o(wú)色， 制成生長(zhǎng)溶液；最后在生長(zhǎng)溶液中加入金種子溶液，制得原始金納米棒溶液；
步驟2.制備拉曼分子標(biāo)記的金納米棒用離心機(jī)將步驟1制備的原始金納米棒溶液進(jìn)行離心后，在原始金納米棒溶液中形成沉淀，提取該沉淀加入去離子水中，使沉淀溶解在去離子水中，形成金納米棒溶液，然后將溶解有拉曼分子的乙醇溶液加入金納米棒溶液中， 攪拌后制得拉曼分子標(biāo)記的金納米棒；
步驟3.制備金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液首先通過(guò)聚合物電解質(zhì)對(duì)步驟2制得的拉曼分子標(biāo)記的金納米棒表面進(jìn)行親硅處理，然后將拉曼分子標(biāo)記的金納米棒轉(zhuǎn)移至酒精溶液中，隨后在該酒精溶液中加入氨水和正硅酸乙酯，此時(shí)在拉曼分子標(biāo)記的金納米棒表面生長(zhǎng)一層二氧化硅，從而形成金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液；
步驟4.制備雙模式光學(xué)編碼探針首先將步驟3制得的金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液中的金屬介質(zhì)復(fù)合納米球進(jìn)行氨基修飾，然后將氨基修飾的金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液與碲化鎘量子點(diǎn)溶液混合攪拌，碲化鎘量子點(diǎn)吸附至金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球的表面，制得雙模式光學(xué)編碼探針。實(shí)施例1
以金納米棒為SERS增強(qiáng)基底，以5，5-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)(DTNB)分子為SERS 標(biāo)記物，以碲化鎘量子點(diǎn)為熒光材料，制備雙模式光學(xué)編碼探針粒子，制備方法包括如下步驟
步驟1.制備原始金納米棒溶液首先制備金種子，在室溫下(即在23 30°C的溫度范圍內(nèi)，下文提及室溫，與此相同)，將2. 5mL 0. 2M十六烷基三甲基溴化銨(縮寫(xiě)CTAB)溶液與 1. 5mL 1. OmM四氯金酸溶液混合，劇烈攪拌并加入0. 6mL 0. OlM冰鎮(zhèn)的硼氫化鈉溶液，2分鐘后停止攪拌即得棕黃色的種子溶液。然后配制生長(zhǎng)溶液，室溫下在50mL 0. 2M CTAB溶液中依次加入如下試劑2 4mL 4mM硝酸銀溶液，5mL 15mM四氯金酸溶液，45mL去離子水， 緩慢攪拌均勻。隨后加入1.5m廣3mL 0. 08M抗壞血酸至溶液變?yōu)闊o(wú)色。最后加入ImL種子溶液，靜置l(T20min即得原始金納米棒溶液。所得金納米棒尺寸約15nmX45nm。步驟2.制備拉曼分子標(biāo)記的金納米棒水溶液取5mL原始金納米棒溶液以10000 rpm, 30分鐘離心一次去除過(guò)量的反應(yīng)物。將離心沉淀分散至5mL去離子水中，加入1(Γ50 μ L IOmM DTNB乙醇溶液，劇烈攪拌3h以上。步驟3.制備金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液將步驟2制備的拉曼分子標(biāo)記的金納米棒水溶液以8000 rpm，30分鐘離心一次，沉淀分散至HmL 10mg/mL 聚丙烯胺鹽酸鹽(縮寫(xiě)為“PAH”，分子量15000)水溶液中，緩慢攪拌Ih后以8000 rpm, 30 分鐘離心一次，沉淀分散至5mL去離子水中。加入廣2mL 25mg/mL聚乙烯吡咯烷酮(縮寫(xiě)為 “PVP”，分子量8000)水溶液，緩慢過(guò)夜攪拌后以8000 rpm, 30min離心一次，沉淀分散至5mL 無(wú)水乙醇中。加入30(Γ500μ 25%的氨水，15 30 μ L正硅酸四乙酯(縮寫(xiě)為“TE0S”)溶液攪拌他以上，即得金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液。離心清洗并收集反應(yīng)液中的納米球。最終將該納米球分散在5mL去離子水中，納米球的直徑約lOOnm。4)制備雙模式光學(xué)編碼探針首先在金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球表面修飾氨基使粒子表現(xiàn)為正電性，ImL金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液中加入20 100 μ L 10%聚乙烯亞胺(縮寫(xiě)為“ΡΕΙ”，分子量10000)水溶液并緩慢攪拌lh。以 6500 rpm, 10分鐘離心清洗3次，最后將氨基化過(guò)的金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球分散至ImL去離子水中。水相碲化鎘量子點(diǎn)配體為巰基乙酸或者巰基丙酸，在水溶液中表現(xiàn)為負(fù)電性，將0. 5^1mL碲化鎘量子點(diǎn)水溶液與上述ImL氨基修飾的金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液混合并緩慢攪拌池以上，離心清洗去除過(guò)量的碲化鎘量子點(diǎn)即得同時(shí)具有熒光及SERS信號(hào)的雙模式光學(xué)編碼探針。該雙模式光學(xué)編碼探針的熒光通過(guò)熒光光譜儀探測(cè)，激發(fā)波長(zhǎng)為400 nm。探測(cè) SERS光譜時(shí)，將該光學(xué)編碼探針滴于玻璃片上，并固定在共焦拉曼光譜儀上測(cè)光譜，激光源為633 nm的氬離子激光器，樣品上的照射功率為2. 3 mW，積分時(shí)間為60 S。該光學(xué)編碼探針既有熒光(圖2)又有信噪比很高的SERS信號(hào)(圖3)。通過(guò)更換不同發(fā)光波長(zhǎng)的量子點(diǎn)或者不同的SERS標(biāo)記分子，即可賦予該探針不同的光學(xué)性質(zhì)，實(shí)現(xiàn)熒光與SERS聯(lián)合編碼的功能。該實(shí)施例中所得碼為(101)。若金屬/介質(zhì)復(fù)合納米粒子表面未吸附碲化鎘量子點(diǎn)，則得到(001)碼。若金納米棒表面未連接DTNB，同時(shí)金屬介質(zhì)復(fù)合納米粒子表面吸附碲化鎘量子點(diǎn)，則得(100)碼。實(shí)施例2
以金納米棒為SERS增強(qiáng)基底，以4巰基苯甲酸(4MBA)分子為SERS標(biāo)記物，以碲化鎘量子點(diǎn)為熒光材料，制備雙模式光學(xué)編碼探針粒子，該方法包括如下步驟
步驟1 制備原始金納米棒溶液。按照實(shí)施例1中的用量與步驟制備原始金納米棒溶液。步驟2:金納米棒表面連接4MBA分子。取5mL原始金納米棒溶液以10000 rpm，30 分鐘離心一次以去除過(guò)量的反應(yīng)物。將離心沉淀分散至5mL去離子水中，加入1(T50 yL IOmM 4ΜΒΑ乙醇溶液，劇烈攪拌3h以上。步驟3 連接了 4MBA分子的金納米棒表面包裹二氧化硅，制備金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液。將步驟2制備的溶液以8000 rpm，30分鐘離心一次，沉淀分散至廣2mL 10mg/mL PAH水溶液中，緩慢攪拌Ih后以8000 rpm, 30分鐘離心一次，沉淀分散至5mL去離子水中。 加入廣2mL 25mg/mL PVP水溶液，緩慢過(guò)夜攪拌后以8000 rpm，30min離心一次，沉淀分散至5mL無(wú)水乙醇中。加入30(T500yL 25%的氨水，15 30 μ L TEOS溶液攪拌6h以上即得金屬介質(zhì)復(fù)合納米球，離心清洗并收集反應(yīng)液中的納米球。最終將該納米球分散在5mL去離子水中，納米球直徑約lOOnm。4)金屬介質(zhì)復(fù)合納米粒子表面靜電吸附碲化鎘量子點(diǎn)。ImL金屬介質(zhì)復(fù)合納米球水溶液中加入20 100 μ L 10% PEI水溶液并緩慢攪拌lh。以6500 rpm, 10分鐘離心清洗 3次，最后將氨基化過(guò)的金屬介質(zhì)復(fù)合納米球分散至ImL去離子水中。將0.5 lmL碲化鎘量子點(diǎn)水溶液與上述ImL氨基修飾的金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液混合并緩慢攪拌池以上，離心清洗去除過(guò)量的碲化鎘量子點(diǎn)即得同時(shí)具有熒光及SERS信號(hào)的雙模式光學(xué)編碼探針。該探針的熒光信號(hào)見(jiàn)圖2，SERS信號(hào)見(jiàn)圖4。該雙模式光學(xué)編碼探針的熒光通過(guò)熒光光譜儀探測(cè)，激發(fā)波長(zhǎng)為400 nm。探測(cè)SERS光譜時(shí)，將該光學(xué)編碼探針滴于玻璃片上，并固定在共焦拉曼光譜儀上測(cè)光譜，激光源為633 nm的氬離子激光器，樣品上的照射功率為2. 3 mW，積分時(shí)間為60 S。該實(shí)施例中所得碼為(110)。若金屬介質(zhì)復(fù)合納米球表面未吸附碲化鎘量子點(diǎn)，則得到(010)碼。若金納米棒表面未連接4MBA，同時(shí)金屬介質(zhì)復(fù)合納米粒子表面吸附碲化鎘量子點(diǎn)，則得(100)碼。實(shí)施例3
以金納米棒為SERS增強(qiáng)基底，以4MBA與DTNB混合物為SERS標(biāo)記物，以碲化鎘量子點(diǎn)為熒光材料，制備雙模式光學(xué)編碼探針粒子，該方法包括如下步驟
步驟1 制備原始金納米棒溶液。按照實(shí)施例1中的用量與步驟制備原始金納米棒溶液。步驟2 金納米棒表面連接4MBA和DTNB兩種分子。取5mL原始金納米棒溶液以 10000 rpm, 30分鐘離心一次去除過(guò)量的反應(yīng)物。將離心沉淀分散至5mL去離子水中，加入 10 50 μ L含5mM 4MBA與5mM DTNB的乙醇溶液，劇烈攪拌3h以上。步驟3 連接了拉曼分子的金納米棒表面包裹二氧化硅制備金屬介質(zhì)復(fù)合納米粒子。將步驟2制備的溶液以8000 rpm，30分鐘離心一次，沉淀分散至廣2mL 10mg/mL PAH 水溶液中，緩慢攪拌Ih后以8000 rpm，30分鐘離心一次，沉淀分散至5mL去離子水中。加入廣2mL 25mg/mL PVP水溶液，緩慢過(guò)夜攪拌后以8000 rpm，30min離心一次，沉淀分散至 5mL無(wú)水乙醇中。加入30(T500yL 25%的氨水，15 30 μ L TEOS溶液攪拌6h以上即得金屬介質(zhì)復(fù)合納米球，離心清洗并收集反應(yīng)液中的納米球。最終將該納米球分散在5mL去離子水中，納米球直徑約lOOnm。步驟4:金屬介質(zhì)復(fù)合納米粒子表面靜電吸附碲化鎘量子點(diǎn)。ImL金屬介質(zhì)復(fù)合納米粒子水溶液中加入20 100 μ L 10% PEI水溶液并緩慢攪拌lh。以6500 rpm, 10分鐘離心清洗3次，最后將氨基化過(guò)的金屬介質(zhì)復(fù)合納米粒子分散至ImL去離子水中。將0. 5^1mL 碲化鎘量子點(diǎn)水溶液與上述ImL氨基化修飾的金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液混合并緩慢攪拌 3h以上，離心清洗去除過(guò)量的碲化鎘量子點(diǎn)即得同時(shí)具有熒光及SERS信號(hào)的雙模式光學(xué)編碼探針。該探針熒光信號(hào)見(jiàn)圖2，SERS信號(hào)見(jiàn)圖5。該雙模式光學(xué)編碼探針的熒光通過(guò)熒光光譜儀探測(cè)，激發(fā)波長(zhǎng)為400 nm。探測(cè)SERS光譜時(shí)，將該光學(xué)編碼探針滴于玻璃片上， 并固定在共焦拉曼光譜儀上測(cè)光譜，激光源為633 nm的氬離子激光器，樣品上的照射功率為2. 3 mW，積分時(shí)間為60 S。該實(shí)施例中所得碼為(111)。若金屬介質(zhì)復(fù)合納米球表面未吸附碲化鎘量子點(diǎn)，則得到(011)碼。從圖2至圖5的譜線中可以看出信號(hào)絕對(duì)強(qiáng)度數(shù)值很大、譜線很平滑、信噪比很高，該結(jié)構(gòu)的探針具有信號(hào)強(qiáng)的特征。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種雙模式光學(xué)編碼探針，其特征在于，該探針采用三層核殼結(jié)構(gòu)，第一層核(1)為金納米棒，第二層殼(3)為二氧化硅，第三層殼(4)為碲化鎘量子點(diǎn)，第二層殼(3)包裹在第一層核(1)的外側(cè)，第三層殼(4)貼覆在第二層殼(3)的外側(cè)，第一層核(1)的外表面貼覆有拉曼分子(2 )，且拉曼分子(2 )被第二層殼(3 )包裹。
2.按照權(quán)利要求1所述的雙模式光學(xué)編碼探針，其特征在于，所述的拉曼分子(2)貼覆整個(gè)第一層核(1)的外表面。
3.按照權(quán)利要求1所述的雙模式光學(xué)編碼探針，其特征在于，所述的碲化鎘量子點(diǎn)貼覆整個(gè)第二層殼(3)的外表面。
4.按照權(quán)利要求1所述的雙模式光學(xué)編碼探針，其特征在于，所述的碲化鎘量子點(diǎn)的直徑大小有兩種或兩種以上。
5.按照權(quán)利要求1、2、3或4所述的雙模式光學(xué)編碼探針，其特征在于，所述的拉曼分子 (2)含有苯環(huán)分子和硫原子。
6.按照權(quán)利要求5所述的雙模式光學(xué)編碼探針，其特征在于，所述的拉曼分子(2)是4 巰基苯甲酸分子、5，5-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)分子、4氨基苯硫酚分子、4甲氧基苯硫酚分子，或者2萘硫酚分子中的一種或者任意組合。
7.—種如權(quán)利要求1所述的雙模式光學(xué)編碼探針的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟步驟1.制備原始金納米棒溶液首先將十六烷基三甲基溴化銨溶液和四氯金酸溶液混合，再加入硼氫化鈉溶液，攪拌均勻，制得金種子溶液；然后在十六烷基三甲基溴化銨溶液中依次加入硝酸銀溶液、四氯金酸溶液、去離子水、抗壞血酸溶液，至混合溶液變?yōu)闊o(wú)色， 制成生長(zhǎng)溶液；最后在生長(zhǎng)溶液中加入金種子溶液，制得原始金納米棒溶液；步驟2.制備拉曼分子標(biāo)記的金納米棒用離心機(jī)將步驟1制備的原始金納米棒溶液進(jìn)行離心后，在原始金納米棒溶液中形成沉淀，提取該沉淀加入去離子水中，使沉淀溶解在去離子水中，形成金納米棒溶液，然后將溶解有拉曼分子的乙醇溶液加入金納米棒溶液中， 攪拌后制得拉曼分子標(biāo)記的金納米棒；步驟3.制備金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液首先通過(guò)聚合物電解質(zhì)對(duì)步驟2制得的拉曼分子標(biāo)記的金納米棒表面進(jìn)行親硅處理，然后將拉曼分子標(biāo)記的金納米棒轉(zhuǎn)移至酒精溶液中，隨后在該酒精溶液中加入氨水和正硅酸乙酯，此時(shí)在拉曼分子標(biāo)記的金納米棒表面生長(zhǎng)一層二氧化硅，從而形成金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液；步驟4.制備雙模式光學(xué)編碼探針首先將步驟3制得的金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液中的金屬介質(zhì)復(fù)合納米球進(jìn)行氨基修飾，然后將氨基修飾的金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液與碲化鎘量子點(diǎn)溶液混合攪拌，碲化鎘量子點(diǎn)吸附至金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球的表面，制得雙模式光學(xué)編碼探針。
8.按照權(quán)利要求7所述的雙模式光學(xué)編碼探針的制備方法，其特征在于，所述的拉曼分子(2)是4巰基苯甲酸分子、5，5-二硫代雙(2-硝基苯甲酸)分子、4氨基苯硫酚分子、 4甲氧基苯硫酚分子，或者2萘硫酚分子中的一種或者任意組合。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙模式光學(xué)編碼探針及其制備方法，該探針采用三層核殼結(jié)構(gòu)，第一層核為金納米棒，第二層殼為二氧化硅，第三層殼為碲化鎘量子點(diǎn)，第二層殼包裹在第一層核的外側(cè)，第三層殼貼覆在第二層殼的外側(cè)，第一層核的外表面貼覆有拉曼分子，且拉曼分子被第二層殼包裹。該雙模式光學(xué)編碼探針的制備方法，包括以下步驟步驟1.制備原始金納米棒溶液，步驟2.制備拉曼分子標(biāo)記的金納米棒，步驟3.制備金納米棒和二氧化硅金屬介質(zhì)復(fù)合納米球溶液，步驟4.制備雙模式光學(xué)編碼探針。該雙模式光學(xué)編碼探針具備熒光與SERS聯(lián)合編碼的能力，加強(qiáng)了光學(xué)編碼能力。該雙模式光學(xué)編碼探針的制備方法，過(guò)程簡(jiǎn)單，并且可重復(fù)性高。
文檔編號(hào)C09K11/02GK102559190SQ20121000798
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月12日
發(fā)明者宗慎飛, 崔一平, 王著元, 鐘嫄 申請(qǐng)人:東南大學(xué)