基于功能化磁性微球和贵金属纳米簇的SERS免疫分析和热效应检测新技术及其应用研究

On the basis of hormone residue of fruits and vegetables such an intensively concerned issue,In this project, we present the strategy using magnetic separation, double enhanced and assisted photothermal conversion to build surface-enhanced Raman scattering(SERS) immuno-analysis and thermo effect dual modal detection, aiming at the novel detection methods of hormone with high sensitive, good specificity .SiO2@Au@Fe3O4 magnetic microsphers and SiO2@Au noble metal nanoclusters were controllable synthesized using surface modification, metal affinity function and silanization with colloidal chemistry synthesized methods. Through amination and epoxidation methods, coupling with monoclonal antibody hormone,SERS captured substrate with high sensitive, magnetic separation, good specificity and metal nanoclusters SERS probes were obtained. Based on the immunoreaction, constructed SERS probe- hormone-a double- SERS captured substrate “sandwich structured”,the high sensitive method for hormone was established with three-dimensional SERS “hot spots” and enhanced effect metal clusters.At the same time，thermal effect(TE) of different concentration of hormone were obtained through the temperature sensor on the single magnetic microbeads.Thus,the dual modal SERS and TE methods for hormone have been established. The current project can provide methodological references for the rational design of multi-functional SERS substrate and probe and their application in environmental analysis, food safety and medicine science.

针对当前果蔬中激素残留的热点问题，本项目以发展高灵敏、高特异性的激素检测新方法为目标，提出磁性分离、双增强以及协同光热转换构建SERS免疫和热效应双模式检测平台的策略。借助胶体化学控制合成手段，通过表面修饰、金属亲和作用和硅烷化，可控制备三维纳米结构的SiO2@Au@Fe3O4微球和SiO2@Au金属簇；采用氨基化、环氧化方法，偶联激素抗体，构建高灵敏、磁分离及特异性的SERS捕获基底和金属簇探针。基于免疫反应，构建探针-激素分子-捕获基底的三明治检测模型，借助三维SERS“热点”和金属簇增强效果，实现对激素的高灵敏SERS检测；同时，由于金纳米粒子具有良好的光热转换性质，在测定拉曼的同时，通过温度传感器获得激素浓度与温度的关系，建立了SERS和热效应双模式检测激素的方法。该项目的开展可为多功能SERS基底和探针的设计及其在环境分析、食品安全、医学等方面有毒有害物质检测提供方法学参考。

针对当前果蔬中激素残留检测技术中存在着样品前处理过程繁琐、专业人员操作、耗时长、仪器贵重、不适于现场检测等不足，本项目以发展高灵敏、高特异性的激素检测新方法为目标，提出磁性分离、双增强以及协同光热转换构建SERS免疫和热效应双模式检测平台的策略。项目的主要内容有：（1）采用柠檬酸钠种子生长法，生物质提取液合成法、修饰剂原位（聚丙烯胺、多巴胺，乙醇胺等）等方法合成金簇、金纳米星、纳米银、磁性材料、荧光材料和三维PtCu纳米线，采用紫外可见分光光度计，透射电镜，激光粒度仪、拉曼光谱等手段进行表征，获得生物相容性、SERS活性好的金纳米星和硅包银核壳材料。（2）采用氨基化、环氧化方法，偶联激素抗体，构建高灵敏、磁分离及特异性的SERS捕获基底和探针，成功用于测定赤霉素。为了对比，我们建立电子捕获-气相色谱检测法测定瓜果蔬菜中氯吡脲和赤霉素残留量；（3）基于纳米金可调的表面等离子吸收峰的性质，开展了植物激素快速检测试纸条的研究。（4）根据金纳米粒子的光热效应搭建光热成像分析仪，并对其性能进行优化，获得一台简易的光热成像仪，但性能有点不稳定，需要今后进行改进。（5）构建了新型的比率荧光探针、双功能磁性荧光探针和太赫兹光谱检测模型，成功用于汞离子、镉离子、农药残留的高灵敏度测定方法，为下一步用于激素检测做好很好的铺垫。相关研究成果已在Chem. Commun., Sensors, Analyst, Microchimica Acta等国内外高水平期刊发表论文14篇，其中SCI 9篇，一区1篇，二区4篇，影响因子大于3的有6篇。申请国家专利 6项，获授权国家专利 2 项，专利转让1项。本项目不仅建立了激素、重金属离子检测新方法，搭建了光热成像检测平台，在环境分析、食品安全、医学等方面有毒有害物质检测提供方法学参考，而且为人才的培养提供了很大的支持。