详情

原文传递一种拉曼探针及其制备方法和应用

专利名称：	一种拉曼探针及其制备方法和应用
摘要：	本发明公开了一种拉曼探针，具有纳米核、第一拉曼信号层和壳层；纳米核被第一拉曼信号层包被；第一拉曼信号层内分布有拉曼信号分子；壳层具有第一层和第二层；第一拉曼信号层被第一层包被；第二层包覆在第一层外，具有缝隙。本发明所涉及的拉曼探针具有拉曼信号强、信号重复性好的优点。本发明还涉及该拉曼探针的制备方法和应用。其制备方法简单，该拉曼探针可用于超灵敏、超快拉曼检测、成像技术。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	上海交通大学
发明人：	叶坚;张雨晴;顾雨清
专利状态：	有效
申请日期：	2018-03-19T00:00:00+0800
发布日期：	2019-09-27T00:00:00+0800
申请号：	CN201810225116.3
公开号：	CN110286112A
代理机构：	上海旭诚知识产权代理有限公司
代理人：	郑立
分类号：	G01N21/65(2006.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	200240 上海市闵行区东川路800号
主权项：	1.一种拉曼探针，其特征在于，具有纳米核、第一拉曼信号层和壳层；所述纳米核被所述第一拉曼信号层包被；所述第一拉曼信号层内分布有拉曼信号分子；所述壳层具有第一层和第二层；所述第一拉曼信号层被所述第一层包被；所述第二层包覆在所述第一层外，具有缝隙。 2.如权利要求1所述的拉曼探针，其特征在于，所述缝隙为能够增强拉曼光谱信号强度的结构。 3.如权利要求1所述的拉曼探针，其特征在于，在所述拉曼探针的截面上，所述纳米核、所述第一拉曼信号层和所述壳层组合成盛开的花朵状，花朵的相邻花瓣之间形成所述缝隙。 4.如权利要求1所述的拉曼探针，其特征在于，在所述拉曼探针的截面上，所述壳层呈齿轮状，齿轮的相邻齿之间形成所述缝隙。 5.如权利要求2-4任一项所述的拉曼探针，其特征在于，所述缝隙的数目为多个；所述缝隙的大小、形状不完全一致。 6.如权利要求1所述的拉曼探针，其特征在于，所述缝隙在所述第一拉曼信号层中的拉曼信号分子的作用下形成。 7.如权利要求6所述的拉曼探针，其特征在于，所述第一拉曼信号层中的拉曼信号分子包括带有硝基的硫醇化合物。 8.如权利要求6所述的拉曼探针，其特征在于，所述第一拉曼信号层中的拉曼信号分子选自同时含有巯基和硝基的化合物。 9.如权利要求6所述的拉曼探针，其特征在于，所述第一拉曼信号层中的拉曼信号分子选自同时含有巯基、硝基和苯环的化合物。 10.如权利要求6所述的拉曼探针，其特征在于，所述第一拉曼信号层中的拉曼信号分子选自4-硝基苯硫醇、3-硝基苯甲基硫醇、2-氨基-5-硝基苯硫醇、邻硝基苯硫酚、2-巯基-6-硝基苯并噻唑和2-巯基-5-硝基苯并咪唑中的一种或多种；结构式如下： 11.如权利要求1所述的拉曼探针，其特征在于，所述第一层为封闭结构。 12.如权利要求1所述的拉曼探针，其特征在于，所述缝隙内分布有拉曼信号分子。 13.如权利要求12所述的拉曼探针，其特征在于，所述第一拉曼信号层的拉曼信号分子与所述缝隙内的拉曼信号分子是相同的。 14.如权利要求12所述的拉曼探针，其特征在于，所述第一拉曼信号层的拉曼信号分子与所述缝隙内的拉曼信号分子是不同的。 15.如权利要求12所述的拉曼探针，其特征在于，所述缝隙内的拉曼信号分子通过作用力吸附到所述壳层上。 16.如权利要求12所述的拉曼探针，其特征在于，所述壳层为金壳层、银壳层、铜壳层或者铂壳层。 17.如权利要求16所述的拉曼探针，其特征在于，所述缝隙内的拉曼信号分子包括可与所述壳层产生静电吸附作用或化学共价结合的分子。 18.如权利要求1所述的拉曼探针，其特征在于，所述纳米核为金纳米核、银纳米核、铜纳米核或铂纳米核。 19.如权利要求1所述的拉曼探针，其特征在于，还具有外层结构；所述外层结构为介孔二氧化硅、巯基化合物或者可与所述壳层产生静电吸附作用或化学共价结合的高分子化合物；所述外层结构包被在所述第二层外。 20.一种如权利要求1所述的拉曼探针的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将原料纳米核颗粒加入到表面活性剂的水溶液里，离心，重分散在表面活性剂的水溶液中，得到以表面活性剂为稳定剂的纳米核；步骤二、在所述步骤一得到的以表面活性剂为稳定剂的纳米核中加入拉曼信号分子溶液，离心，重分散在表面活性剂的水溶液中，制备得到在纳米核的外表面包被有所述第一拉曼信号层的纳米颗粒，即在纳米核的外表面修饰有所述拉曼信号分子的纳米颗粒；步骤三、将所述步骤二得到的在纳米核的外表面包被有所述第一拉曼信号层的纳米颗粒加入到含有表面活性剂的水溶液、金属离子化合物溶液、还原剂混合的生长液中，得到具有所述壳层包被在所述第一拉曼信号层外的纳米颗粒，即得到所述拉曼探针；所述金属离子化合物溶液选自氯金酸溶液、硝酸银溶液、氯化铜溶液、硫酸铜溶液和氯铂酸溶液中的一种或多种。 21.如权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述步骤二在所述步骤一得到的以表面活性剂为稳定剂的纳米核中加入拉曼信号分子溶液后，混合震荡2-20分钟后，再进行后续操作。 22.如权利要求21所述的制备方法，其特征在于，混合震荡时间为5-10分钟。 23.如权利要求20所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤三得到的具有所述壳层的纳米颗粒外包覆介孔二氧化硅、巯基化合物或者可与所述壳层产生静电吸附作用或化学共价结合的高分子化合物。 24.如权利要求20所述的制备方法，其特征在于，还包括步骤四、向所述步骤三得到的具有所述壳层的纳米颗粒中加入拉曼信号分子，离心，重分散在表面活性剂的水溶液中，得到所述第二层的缝隙中修饰有拉曼信号分子的纳米颗粒。 25.如权利要求24所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤四得到的所述第二层的缝隙中修饰有拉曼信号分子的纳米颗粒外包覆介孔二氧化硅、巯基化合物或者可与所述壳层产生静电吸附作用或化学共价结合的高分子化合物。 26.如权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述步骤一中的原料纳米核颗粒的制备方法包括柠檬酸钠热还原法、种子生长法、聚乙烯吡咯烷酮保护还原法或紫外光引发还原法。 27.如权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述表面活性剂选自十六烷基氯化铵、十六烷基溴化铵、聚乙烯吡咯烷酮中的一种或者多种。 28.如权利要求20所述的制备方法，其特征在于，所述步骤三中的还原剂选自抗坏血酸、盐酸羟胺、甲醛中的一种或者多种。 29.如权利要求1所述的拉曼探针在单颗粒检测方面的应用。 30.如权利要求29所述的拉曼探针在单颗粒检测方面的应用，其特征在于，所述拉曼探针的第二层外包被有外层结构；所述外层结构为介孔二氧化硅、巯基化合物或者可与所述壳层产生静电吸附作用或化学共价结合的高分子化合物；包括以下步骤： A、将所述拉曼探针的溶液滴于硅片上，干燥后将硅片固定在原子力-显微共焦拉曼联用光谱仪上进行单颗粒测试； B、首先对有拉曼探针的硅片进行原子力显微成像，找到并确认硅片上的多个单颗粒；然后对单颗粒依次进行拉曼光谱采集，并对结果进行分析。 31.如权利要求29所述的拉曼探针在单颗粒检测方面的应用，其特征在于，所述应用基于拉曼流式的单颗粒标记液相芯片；包括以下步骤： a、基于拉曼流式的单颗粒标记液相芯片，单颗粒拉曼探针作为生物标记物，内嵌不同的拉曼信号分子实现编码，得到编码后的单颗粒拉曼探针；然后将每种所述编码后的单颗粒拉曼探针共价交联上针对特定检测物，即靶分子的捕获分子，得到针对不同检测物的编码单颗粒拉曼探针；所述捕获分子包括抗原、抗体和/或核酸探针； b、先把多种所述针对不同检测物的编码单颗粒拉曼探针混合，再加入微量待检样本，形成悬液；在所述悬液中，所述待检样本中的靶分子与所述针对不同检测物的编码单颗粒拉曼探针表面交联的捕获分子发生特异性结合；最后使用显微共焦拉曼光谱仪识别所述针对不同检测物的编码单颗粒拉曼探针的编码及与之特异性结合的靶分子，从而识别待检样本。 32.如权利要求1所述的拉曼探针在细胞水平成像中的应用。 33.如权利要求32所述的拉曼探针在细胞水平成像中的应用，其特征在于，所述拉曼探针的第二层外包被有外层结构；所述外层结构为介孔二氧化硅、巯基化合物或者可与所述壳层产生静电吸附作用或化学共价结合的高分子化合物；包括以下步骤： 1)、将细胞与所述拉曼探针的溶液共孵育，使所述拉曼探针进入细胞内部； 2)、用拉曼光谱仪对经所述步骤1)处理过的细胞进行拉曼成像，对成像结果进行分析。 34.如权利要求33所述的拉曼探针在细胞水平成像中的应用，其特征在于，所述步骤1)中将细胞与0.001-100n mol/L的所述拉曼探针的溶液共同置于细胞培养箱中，以37℃孵育0.5-24h，使所述拉曼探针进入细胞内部。 35.如权利要求33所述的拉曼探针在细胞水平成像中的应用，其特征在于，所述步骤2)中每个像素点的积分时间为0.7-10ms，激光功率为1％-10％，高分辨率的细胞成像可在3-20s内完成；所述高分辨率的细胞成像指细胞成像的像素点大于等于50×50像素点。 36.如权利要求1所述的拉曼探针在医学成像中的应用。 37.如权利要求36所述的拉曼探针在医学成像中的应用，其特征在于，包括以下步骤： I、将所述拉曼探针均匀分散于生理盐水或pH＝7.4的PBS溶液中制成0.01-50n mol/L的拉曼探针溶液； II、向试验动物体内局部注射经超声分散的所述步骤I制得的0.01-50n mol/L的拉曼探针溶液； III、注射0.5-24h后，使用拉曼光谱仪对经所述步骤II处理的试验动物的感兴趣部位进行拉曼成像，并对成像结果进行分析。 38.如权利要求37所述的拉曼探针在医学成像中的应用，其特征在于，所述步骤III中每个像素点的积分时间为0.7-100ms。 39.如权利要求1所述的拉曼探针在离体组织、离体器官、已经死亡的人体或已经死亡的动物体成像中的应用。 40.如权利要求39所述的拉曼探针在离体组织、离体器官、已经死亡的人体或已经死亡的动物体成像中的应用，其特征在于，包括以下步骤： I、将所述拉曼探针均匀分散于生理盐水或pH＝7.4的PBS溶液中制成0.01-50n mol/L的拉曼探针溶液； II、将离体组织、离体器官与经超声分散的所述步骤I制得的0.01-50n mol/L的拉曼探针溶液共孵育10-60分钟，或者向已经死亡的人体或已经死亡的动物体内局部注射经超声分散的所述步骤I制得的0.01-50n mol/L的拉曼探针溶液； III、使用拉曼光谱仪对经所述步骤II处理的离体组织、离体器官、已经死亡的人体或已经死亡的动物体的感兴趣部位进行拉曼成像，并对成像结果进行分析。 41.如权利要求40所述的拉曼探针在离体组织、离体器官、已经死亡的人体或已经死亡的动物体成像中的应用，其特征在于，所述步骤III中每个像素点的积分时间为0.7-100ms。 42.如权利要求40所述的拉曼探针在离体组织、离体器官、已经死亡的人体或已经死亡的动物体成像中的应用，其特征在于，所述步骤III为在孵育10-60分钟后，使用拉曼光谱仪对经所述步骤II处理的离体组织、离体器官、已经死亡的人体或已经死亡的动物体的感兴趣部位进行拉曼成像，并对成像结果进行分析。 43.如权利要求1所述的拉曼探针在生物医学检测领域中的应用。 44.如权利要求1所述的拉曼探针在DNA检测、RNA检测、外泌体检测和/或抗原抗体检测中的应用。 45.如权利要求1所述的拉曼探针在制备肿瘤检测试剂盒、肿瘤治疗试剂盒、肿瘤检测治疗一体化试剂盒或者肿瘤药物中的应用。 46.如权利要求1所述的拉曼探针在防伪领域中的应用。
所属类别：	发明专利