三维金收蝉翅基底的表面增强拉曼散射性能研究及其在生物检测方面的应用-物理学专业毕业论文.docx

北京化工大学硕士学位论文功实现了对植物油的鉴别及痕量NADH的定量检测。论文的主要内 北京化工大学硕士学位论文 功实现了对植物油的鉴别及痕量NADH的定量检测。论文的主要内 容分为以下四个方面： 一、Au／cicada wing基底的制备及结构表征。将蝉翅完整剪下后 分别放入去离子水、丙酮、酒精中各超声清洗5分钟以去除表面的杂 质，保留表面三维纳米柱阵列结构。选取完整、干净、透明的蝉翅进 行蒸镀，利用电子束蒸发设备在蝉翅表面沉积50nm厚度的Au NPs， 即制备得到Au／cicada wing基底。场发射扫描电子显微镜(Film Emission-Scanning Electron Microscope，FE-SEM)结果表明，制备得 到的基底表面纳米柱顶端及侧面Au NPs的直径分别约为65nm、 35nm，规则排布的纳米柱阵列使基底具有优良的信号重现性；接触 角测试表明基底的疏水角为144．40，说明基底表面接近超疏水，非常 有利于提高SERS灵敏度；X射线衍射(X—ray Diffraction，XRD)测 试结果表明Au NPs成功的复合在蝉翅上；紫外可见吸收光谱 (Ultraviolet-visible Absorption Spectrometry,Uv—vis)结果显示复合 Au NPs后增强了基底对可见光的吸收能力。 二、Au／cicada wing基底的SERS性能测试及FDTD模拟。利用 Au／cicada wing基底对系列浓度的罗丹明6G(Rhodamine 6G，R6G) 溶液进行检测，检测限低至10—M，并建立了1361cm1处拉曼峰积分 强度(S。361)的对数值与R6G浓度对数值的线性关系曲线，实现了 对R6G的痕量及定量检测；利用饱和吸附的方法精确地计算出增强 因子(Enhancement Factor，EF)约为3．4x105；利用R6G溶液对两 类(不同基底间，相同基底不同狈8试点间)SERS信号重现性进行了 万方数据 摘要测试，其相对标准偏差(Relative 摘要 测试，其相对标准偏差(Relative Standard Deviation，RSD)小于15％： 利用R6G溶液对基底进行了时间稳定性测试，由于Au NPs具有良好 的抗氧化性能，基底在三个月时间内SERS增强性能未减弱；利用带 有巯基(-SH)的对巯基苯胺与不带．SH的R6G、耐尔蓝A、结晶紫、 甲基橙染料分子对基底进行循环使用测试，结果表明在四次循环清洗 过程中，硼氢化钠(NaBH4)溶液能有效地去除基底表面化学吸附及 物理吸附的分子，基底SERS增强性能未减弱；利用FDTD模拟了基 底表面的电场分布，理论计算所得增强因子与SERS测试所得增强因 子量级相同，表明该基底的SERS增强机制主要为电磁场增强机制。 三、实现常见不饱和脂肪酸间浓度转换关系的建立，及市场所售 植物油质量是否符合国家标准的准确鉴别。植物油中的脂肪酸主要为 油酸(Oleic acid，OA)、亚油酸(Linoleic acid，LA)、亚麻酸(O【一Linolenic acid，ALA)禾I]棕榈酸(Palm acid，PA)。前三者为不饱和脂肪酸，后者 为饱和脂肪酸。本文通过在Au／cicada wing基底上对这四种脂肪酸及 其混合样品进行SERS测试分析，建立了单独-S0不饱和脂肪酸在饱 和脂肪酸环境中含量的定量关系曲线。实验表明，相同摩尔浓度的 LA和ALA的1656cm。1处拉曼峰积分强度(S1656)值分别约为OA的 1。5倍和2．2倍，据此可将LA和ALA的浓度转换为等价的OA的浓 度，连同OA实际的浓度一起作为OA等价总浓度来表示不饱和脂肪 酸的含量。以花生油、芝麻油和大豆油为例，我们建立了与各自国家 标准相对应的S16，6值的范围，实现了对油品中不饱和脂肪酸含量是 否符合国家标准的准确鉴别。同时，我们对上述三种植物油进行了气 万方数据 北京化工大学硕士学位论文相色谱．质谱分析，结果表明，利用转换关系与实际脂肪酸含量计算 北京化工大学硕士学位论文 相色谱．质谱分析，结果表明，利用转换关系与实际脂肪酸含量计算 所得S1656值与SERS测试所得S1656值相对误差均小于5％，表明该检 测系统是准确的、可行的。该方法理论上可对任意种类商品植物油进 行鉴别，在其他脂肪酸相关领域如疾病预测方面也有广泛应用前景。 四、实现对NADH的痕量与定量检测。实验表明，直接在Au 或Ag复合基底上检测NADH会使其变性，导致痕量检测无法实现。 本实验采用酶促方法，间接地定量检测NADH。NADH在NADH氧 化酶的作用下，失去氢离子成为烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)，并 生成过氧化氢(H202)。而H202在辣根过氧化物酶的作用下