一种基于三角形金纳米片的等离子激元双功能传感器及其制备方法和应用与流程

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种基于三角形金纳米片的等离子激元双功能传感器及其制备方法和应用。

背景技术：

近年来，贵金属纳米粒子因其合适的尺寸、形貌以及构成展现出了非常完美的物理特性，金纳米粒子在可见光或近红外等特定区域都展现了很强的局域表面等离子共振特性，这使得金纳米粒子在各个领域取得了广泛而有效的应用。而在众多的纳米颗粒中各向异性的三角形金纳米片以其结构和环境依赖的光学性质、各向异性的表面能、边长与厚度可控的合成而尤为突出。

自由基是近年来基础医学及生命科学领域的研究热点，在生命活动的代谢过程中不断产生各种活性氧自由基，如超氧自由基(o2-)、过氧化氢(h2o2)及羟基自由基(ho.-)。h2o2是一种能穿透细胞膜的活性氧代谢物，大量研究表明它在细胞信号转导中充当第二信使的生理角色。

由于h2o2在生命体中发挥着重要作用，设计一种有效的h2o2检测方法，对于某些氧化胁迫与损伤诱导的重大疾病实现早期诊断和预防，在单细胞水平上探究它的生理和病理作用及新陈代谢等将具有重要的指导意义。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于三角形金纳米片的等离子激元双功能传感器及其制备方法和应用，该传感器在卤离子存在的条件下，可与过氧化氢发生化学刻蚀反应而将其形貌由三角形改变为圆盘形，从而实现对卤离子、葡萄糖等痕量分子的检测。

一种基于三角形金纳米片的等离子激元双功能传感器，包括基底玻片和固定在基底玻片上的三角形金纳米片，所述三角形金纳米片表面修饰辣根过氧化酶。

进一步地，所述基底玻片选自ito玻璃、载玻片、fto玻璃或石英片。

上述传感器的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，以ctab为分散剂制备三角形金纳米片溶液，所得三角形金纳米片的边长为50-80nm；

步骤2，将步骤1的三角形金纳米片溶液以1:1-1:50的比例稀释后滴加到基底玻片上，吹干；

步骤3，在步骤2的基底玻片上滴加1-10μmol/l辣根过氧化物酶的pbs缓冲液，静置，得到传感器。

进一步地，所述pbs缓冲液的ph为4.0。

上述传感器在检测过氧化氢浓度中的应用。

上述传感器在检测葡萄糖浓度中的应用。

上述传感器在检测卤离子浓度中的应用。

进一步地，所述卤离子为氯离子、溴离子或碘离子。

本发明首先在ctab作为表面活性剂条件下，利用硼氢化钠还原氯金酸得到金纳米种子，再将金纳米种子进一步在生长液中反应制备三角形金纳米片，然后将三角形金纳米片利用物理吸附作用固定于基底玻片上，并在金纳米片上以巯基共价键耦连辣根过氧化物酶进行功能化，从而制备等离子激元传感器。该传感器的特点主要包括：尺寸小，达到纳米级，可用于细胞、细菌内的环境监测；光稳定性好，相比于荧光材料无光漂白，无光眨眼。

当传感器表面覆盖一定体积的含有不同浓度的双氧水和卤化钠溶液时，由此溶液中产生的卤自由基将与等离子激元产生强烈的刻蚀作用，使三角形金纳米片逐渐变化为圆形纳米片，如图1所示。这一过程可以通过暗场显微镜下实时观测，并在其单颗粒散射光谱的峰位置上表现出显著的不同，形貌改变对光谱移动影响大。从而可固定双氧水的浓度或卤离子浓度，通过单颗粒等离子散射暗场图像及单个散射光谱实现另一种物质（过氧化氢或卤离子）的高灵敏检测。

附图说明

图1为本发明中三角形金纳米片被逐渐刻蚀以及最终成型的tem图；

图2为实施例1中制得的三角形金纳米片的tem图；

图3为实施例1中制得的三角形金纳米片的紫外吸收光谱和暗场图像；

图4为实施例2中三角形金纳米片被逐渐刻蚀的紫外吸收光谱以及暗场图像、tem的对比；

图5为实施例2中过氧化氢浓度对刻蚀程度的影响以及对应的紫外光谱图。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但这些实施例并非限制本发明的实施方式。本发明具有多种不同的实施方式，并不只限于本说明书中所述内容。本领域的技术人员在不违背本申请发明精神的情况下，所完成的方案应在本发明的范围内。

实施例1

步骤1，金纳米种子的制备：取42.5μl浓度1%（g/g）氯金酸加入到4.7ml0.1mctab溶液中，再加入300μl0.01m硼氢化钠溶液，搅拌2分钟，在25℃下静置2h。

步骤2，取8ml水加入1.6ml0.1mctab，再加入68μl浓度1%(g/g)的氯金酸和15μl0.01m碘化钠溶液。

步骤3，取7.487ml水加入0.513μl0.78mctab，再加入到170μl浓度1%(g/g)氯金酸溶液中。

步骤4，取40μl0.1m抗坏血酸溶液加至步骤2所制备的溶液里，取80μl0.1m抗坏血酸溶液加至步骤3所制备的溶液里，均手摇至透明无色。

步骤5，将步骤1中所制备的金纳米种子稀释10倍，并取50μl稀释后的种子加入到步骤4中混入了抗坏血酸溶液的步骤2所制备的溶液里，摇晃片刻立即取出640μl加入到混入了抗坏血酸溶液的步骤3所制备的溶液里，手动摇晃50秒，室温静置1小时，得到三角形金纳米片溶液。

如图2所示，所得三角形金纳米片溶液中三角形金纳米片形貌均一，边长在70nm。

如图3所示，所得三角形金纳米片溶液中三角形金纳米片的紫外峰值在650nm左右，所得暗场图像显示为红色。

实施例2

步骤1，取清洗干净并用氮气吹干的ito玻璃片，为了表现不同浓度对光谱范围的影响，将实施例1所制得的三角形金纳米片溶液以1:1-1:50的比例稀释后滴加到玻璃片上20分钟后用超纯水冲洗，并用氮气吹干。

步骤2，在步骤1所得的ito玻璃片上滴加100μl1-10μmol/l辣根过氧化物酶的ph4.0pbs缓冲液，静置30min-2h，制得传感器。

步骤3，在步骤2所得传感器上滴加10-50μl固定浓度（0.1-20μmol/l）的过氧化氢溶液，然后加入5-20μl不同浓度（1-10μmol/l）的卤离子溶液，氧化还原反应40分钟后采集颗粒的散射光谱。

步骤4，在步骤2所得传感器上滴加10-50μl固定浓度（0.1-20μmol/l）的卤离子溶液，然后加入5-20μl不同浓度（1-100μmol/l）的过氧化氢溶液，氧化还原反应40分钟后采集颗粒的散射光谱。

如图4所示，在卤化钠存在的条件下，传感器与过氧化氢发生化学刻蚀反应而将其形貌由三角形改变为圆盘形，散射光谱峰值亦由680nm显著蓝移到600nm，其暗场图像颜色也会从红色逐渐变为黄色，过氧化氢浓度与峰值及颜色有直接的关系，通过单颗粒等离子散射暗场图像及单个散射光谱可实现过氧化氢的高灵敏检测。

如图5所示，在卤化钠存在的条件下，传感器与过氧化氢发生化学刻蚀反应而将其形貌由三角形改变为圆盘形，当过氧化氢浓度分别为0、5μmol/l、10μmol/l、15μmol/l、20μmol/l时，散射光谱峰会发生蓝移，随着浓度增高，蓝移变多；金纳米片的形貌也由三角形改变为圆盘形，随着浓度增高，改变程度加深。