一种G@Ag@PSB复合SERS衬底及其制备方法、应用与流程

本发明具体涉及一种g@ag@psb复合sers衬底及其制备方法、应用。

背景技术：

1、活性氧(ros)是细胞代谢的副产物。氧化应激(os)是由ros的过量积累产生的。许多疾病，包括糖尿病肾病、类风湿关节炎、阿尔兹海默症和癌症，都证明了os的参与。抗氧化药物的研究将为过量ros病理预防和治疗提供一种可行的办法。没食子酸(ga)作为一种重要的天然酚类抗氧化剂，具有抑制ros引起的细胞损伤、消除组织炎症和诱导癌细胞凋亡的药理活性。因此，ga在生物医学中有着非常大的药用潜力。然而，ga的抗氧化作用与其药理学剂量有关。天然药用植物提取物大多数情况下被认为是安全无害的，但酚类抗氧化剂在浓度过高时会表现出促氧化作用，如ga的滥用会导致dna降解和细胞死亡。在安全范围内控制酚类抗氧化剂的成分和含量是抗氧化药物的质量监测中一项不可忽视的工作。因此，发明一种快速、简单、可靠的天然抗氧化剂检测方法是十分必要的。

2、表面增强拉曼散射(sers)技术是一种具有指纹识别特性的痕量物质检测工具。sers可以有效解决低浓度药物分子拉曼散射信号太弱而无法应用于质量鉴定的问题，有望成为医疗诊断、生物医药等领域的重要分析平台。sers增强主要由电磁机制(em)与化学机制(cm)共同发挥作用。em源于局域电磁场增强，局域电磁场增强是由光激发的电磁“热点”引起的。除em外，cm也发挥着重要作用。

3、cm主要源于目标分子和衬底间的电荷转移跃迁所引起的体系极化率增加。如今对衬底材料的研究，主要集中在au、ag、cu等具有lspr效应的贵金属。然而，对贵金属衬底的探索受到许多问题的限制：首先，由多种贵金属复合而成的衬底的制作成本太高。其次，以金银纳米粒子溶胶为主的传统衬底，长期静置易发生团聚，导致难以提供重复可靠的信号。最后，没有被修饰的agnps易被氧化和腐蚀，影响衬底的稳定性和可重复性。

4、近年来，成本更低、稳定性更好、sers光谱均匀性更高的非金属sers衬底开始受到越来越多的关注。但单纯以cm主的衬底仅具有10-102的微小增强因子，还不足以满足实际生物或化学传感的要求。迫切需要一种新策略来同时改善单纯的贵金属衬底或非金属衬底带来的缺陷。多孔硅bragg反射镜(psb)作为一种新型纳米硅基材料，具有组装纳米颗粒的能力，可以用作固体sers的多功能支架。psb具有比表面积大、多孔结构均匀等优点，不仅可以提高纳米粒子分散均匀性，克服纳米溶胶易团聚的问题，而且有利于目标分子快速渗透到衬底。以psb为载体的超灵敏复合sers衬底，可以用作小分子药物的超低浓度检测。探索一种由贵金属纳米粒子和非金属材料组成的多孔硅基复合sers衬底具有重要意义。

5、石墨碳由表面覆有高密度离域π电子的sp2碳原子构成。它具有稳定的化学性质和独特的光电功能，因此有望成为一种理想的信号传递底物。迄今为止，已经有许多碳材料改善贵金属衬底sers灵敏度和稳定性的新策略。然而，这些含碳的sers衬底都需要高成本的原料、昂贵的设备和复杂的制备过程。

6、有鉴于此，本发明提出一种新的g@ag@psb复合sers衬底及其制备方法、应用，制备的g@ag@psb复合sers衬底成本低廉的同时，检测性能好，具有良好的潜在应用性能。

技术实现思路

1、本发明的发明目的在于提供一种g@ag@psb复合sers衬底的制备方法，该制备方法将葡萄糖和硝酸银被分别作为碳和银的来源，通过电化学腐蚀和简单的水热碳化法，开发了低成本、性能长期稳定和易于生产的g@ag@psb复合sers活性衬底。

2、为了实现上述目的，所采用的技术方案为：

3、一种g@ag@psb复合sers衬底的制备方法，包括以下步骤，

4、(1)制备多孔硅布拉格反射镜；

5、(2)将葡萄糖溶液和硝酸银溶液混合后，加入多孔硅布拉格反射镜，在160-180℃下反应5-7h后。冷却、清洗、干燥，得所述的g@ag@psb复合sers衬底。

6、进一步的，所述的步骤(1)中，多孔硅布拉格反射镜的制备方法为：将硅片依次采用乙醇、水、乙醇进行清洗后，干燥，进行电化学腐蚀，再用无水乙醇清洗、干燥。

7、再进一步的，所述的步骤(1)中，硅片为p型硼参杂硅，晶体取向<100>，电阻率0.01-0.05ω；

8、电化学腐蚀过程中，腐蚀液中含有氢氟酸和乙醇，其体积比为25:28。

9、再进一步的，所述的步骤(1)中，电化学腐蚀过程中，交替循环12个周期，1个周期过程为：先以115ma/cm-1的高电流密度腐蚀1s，间隔3s后，再以65ma/cm-1的低电流密度腐蚀1.2s，间隔3s后，再进行下个周期的电化学腐蚀。

10、进一步的，所述的步骤(2)中，葡萄糖溶液和硝酸银溶液的体积比为2:3-4；

11、硝酸银溶液的浓度为8-12mol/ml，葡萄糖溶液的浓度为80-120g/l。

12、进一步的，所述的步骤(2)中，葡萄糖溶液和硝酸银溶液的体积比为2:3；

13、硝酸银溶液的浓度为10mol/ml，葡萄糖溶液的浓度为100g/l；

14、在170℃下反应6h。

15、本发明的另一个发明目的在于提供一种g@ag@psb复合sers衬底，采用上述的制备方法制备而成。

16、本发明还有一个发明目的在于提供上述的g@ag@psb复合sers衬底在小分子药物鉴定中的应用。

17、进一步的，所述的小分子药物为抗氧化药物。

18、再进一步的，所述的抗氧化药物为没食子酸。

19、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

20、1、本发明的技术方案，以硝酸银和葡萄糖分别作为银源和碳源，采用电化学腐蚀(ec)和水热碳化法(htc)成功合成了石墨碳(g)@银(ag)@多孔硅布拉格反射镜(psb)复合sers衬底。psb被作为功能支架，在psb上合成石墨碳包覆的银纳米粒子(agnps)，是一种结合sers增强活性与抗氧化性能的表面处理工艺。

21、2、本发明的技术方案，是首次以葡萄糖为碳源，在psb上以一步合成的方式合成g@agnps，合成的g@ag@psb被用作sers平台对没食子酸(ga)进行信号检测。测试结果表明，衬底对ga具有显著sers增强能力，增强因子(efs)达到了2×105。sers光谱信号重现性较好，拥有7.5％的相对标准偏差(rsd)。灵敏度测试结果显示，衬底对ga的浓度检测线性范围为2mm-2×10-9mm。浓度与sers信号强度呈良好的线性关系，线性相关系数r2为0.96547。此外，随着存储周期的延长，衬底对没食子酸信号强度仅有微小的衰减。

22、3、本发明的技术方案，通过实验结果表明，制备的g@ag@psb复合sers衬底作为一种成本低廉且适合商用的sers检测材料，具有良好的潜在应用性能，为探索非金属纳米材料实现超高灵敏度sers技术提供了便利。