專利名稱：一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種葡萄糖探測技術(shù)，特別涉及一種用于探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近幾年，葡萄糖是動、植物體內(nèi)的主要組成部分，葡萄糖濃度連續(xù)測定在食品分析質(zhì) 量監(jiān)控、生物化學(xué)和臨床化學(xué)中都占有很重要的地位，特別是針對全球目前人數(shù)已經(jīng)超過2 億的糖尿病患者，由于糖尿病的診斷、治療和管理階段都要求對血糖水平進(jìn)行緊密、可靠地 監(jiān)測，因此需要性能可靠、靈敏度較高的傳感器件實(shí)現(xiàn)對病人血液中葡萄糖含量變化進(jìn)行 監(jiān)測。
在過去幾十年內(nèi)，已經(jīng)發(fā)展了許多探測葡萄糖的方法，但往往很難兼顧血糖監(jiān)測所要求 的選擇性、靈敏度和穩(wěn)定性。采用對葡萄糖高度特異的葡萄糖氧化酶、以過氧化氫產(chǎn)物為 探測對象的電流型酶催化電化學(xué)葡萄糖探測方法是最普遍的一種方法，雖然能夠?qū)ι頋?度甚至痕量濃度葡萄糖進(jìn)行檢測,具有很高的靈敏度,但維生素C酸、尿酸等其他電活性物質(zhì) 容易產(chǎn)生干擾、連續(xù)工作時(shí)間短(酶需要補(bǔ)充、酶的不穩(wěn)定性)等因素限制這類技術(shù)在血糖監(jiān) 測方面的應(yīng)用;熒光技術(shù)，能夠提供快速、無擾(noninvasive)的探測,同樣面臨著選擇性的問 題。近紅外吸收光譜，不需要消耗品、直接檢測，是目前很有潛力的連續(xù)探測技術(shù),卻存在水
的強(qiáng)烈吸收導(dǎo)致靈敏度偏低、譜帶重迭導(dǎo)致難以解析的問題。
近年來分子振動拉曼光譜逐漸發(fā)展成為一種葡萄糖探測技術(shù),作為分子指紋譜，它能對
葡萄糖分子進(jìn)行直接免標(biāo)記痕量探測，所以能很好地兼顧血糖監(jiān)測所要求的選擇性、靈敏 度和穩(wěn)定性，但是由于葡萄糖的拉曼散射截面很小,需要高的激光功率和長獲取時(shí)間，如A. Ergin等通過功率67.5mW、激發(fā)線830nm的固體激光器和60秒的獲取時(shí)間獲得了濃度為 lg/l(約5nM)的葡萄糖水溶液的拉曼光譜，并結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法提高信噪比；James L. Lambert等建立了眼房的物理模型并探討了共聚焦顯微拉曼技術(shù)對與血糖相關(guān)的眼房水葡 萄糖濃度在體測定的可行性，表面增強(qiáng)拉曼散射是一種具有表面選擇性的光學(xué)增強(qiáng)效應(yīng),能 對吸附到基底上的分子的信號增強(qiáng)108-10'4倍,其準(zhǔn)確的增強(qiáng)機(jī)制尚在研究中；目前主要有化 學(xué)增強(qiáng)和電磁增強(qiáng)兩種增強(qiáng)機(jī)制，前者以電荷轉(zhuǎn)移模型為代表、具有短程效應(yīng)，后者以金 屬的表面等離子共振模型為代表、具有長程效應(yīng)；電磁增強(qiáng)機(jī)制表明當(dāng)入射光頻率接近金 屬納米結(jié)構(gòu)中自由電子的共振頻率時(shí)，自由電子產(chǎn)生集體振蕩，在粗糙表面產(chǎn)生很大的電 磁場，即局部表面等離子共振現(xiàn)象(LSPR)，使吸附在金屬表面的分子的拉曼散射信號被大大 增強(qiáng)，基于其巨大的增強(qiáng)效應(yīng)，相比普通拉曼光譜技術(shù)(NRS)，表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù) 能夠有效提高散射截面,降低激發(fā)功率和光譜獲取時(shí)間。先前Mdissa等通過50mW的激發(fā)功 率和30秒的獲取時(shí)間，成功地探測到非液相環(huán)境下，銀溶膠上痕量(5ul)葡萄糖分子的SERS 譜，但是銀溶膠制備的低重復(fù)性和易氧化的特性限制了這種基底的商業(yè)化應(yīng)用。Zai-Sheng Wu等通過探測金溶膠上酶反應(yīng)產(chǎn)物的SERS光譜，獲得了0.5-32mM的動態(tài)響應(yīng)范圍；Van Duyne等通過10mW的激發(fā)功率和20分鐘的獲取時(shí)間，成功地探測到液相環(huán)境下，固體表面 上100mM葡萄糖分子的SERS譜，在600-1500cm-l內(nèi)獲得了葡萄糖的7個(gè)特征峰；但是如何 從結(jié)構(gòu)上的改變進(jìn)一步提高探測靈敏度以獲得更多的特征峰尚在研究之中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是通過采用一種納米結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了葡萄糖濃度探測 靈敏度和選擇性。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案 一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，主要包括下 列步驟
(1) 首先選擇基片，將基片放入濃度為98 。/。的濃硫酸H2S04和濃度為30%的雙氧水 H202的混合溶液中進(jìn)行清洗；
(2) 將基片取出，放入水H20，氨水NH3 H20和濃度為30%雙氧水H202的混合溶 液中超聲振蕩；
(3) 將基片取出，用蒸餾水清洗，并且用氮?dú)獯蹈桑?br> (4) 在基片表面自組裝一層聚苯乙烯球；
(5) 在真空狀態(tài)下，在聚苯乙烯球表面再蒸鍍一層銀膜結(jié)構(gòu)
(6) 將步驟(5)所得的結(jié)構(gòu)放入葵硫醇的乙醇l-DT,CH3(CH2)9SH溶液中浸泡；
(7) 將浸泡好的結(jié)構(gòu)取出，放入巰基正己醇MH,HS(CH2)60H的乙醇溶液中進(jìn)行自組 裝， 一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)制作完成。
所述步驟(1)中的基片材料可以為硅，二氧化硅，鍺，玻璃，石英。
所述步驟(1)中濃硫酸H2S04跟雙氧水H202的體積比為4: 1 2: 1。
所述步驟(I)中的清洗時(shí)間應(yīng)該為1 2小時(shí)，清洗溫度為75'C到85°C。 所述步驟(2)中混合溶液中水H20，氨水NH3 H20和雙氧水&02溶液的體積比例
為4: 1: 1 6: 1: 1。
所述步驟(2)中超聲振蕩的時(shí)間為1 2小時(shí)。
所述步驟(4)中將濃度為1.0% 2.0%的聚苯乙烯球的懸浮液滴在基'片表面，其中聚
苯乙烯球的直徑為100nm 800nm，從而在基片表面子組裝了一層聚苯乙烯球。 所述步驟(5)中在蒸鍍時(shí)的氣壓為1X10^ 4X1(^托。 所述步驟(6)中葵硫醇的乙醇溶液的濃度為0.8mmol/L到1.2mmol/L。 所述步驟(6)中的浸泡時(shí)間為30分鐘 60分鐘。
所述步驟(7)巰基正己醇的乙醇溶液的濃度為0.8mmol/L到1.2mmol/L 。 所述步驟(7)中的自組裝時(shí)間為10小時(shí) 15小時(shí)。 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比所具有的優(yōu)點(diǎn)是 (O本發(fā)明所提出的制作方法簡單，不需要大型設(shè)備以及精密儀器；
(2) 本發(fā)明制作所得的結(jié)構(gòu)由于在銀層表面自組裝了一層MH結(jié)構(gòu)，避免了銀層與空 氣的直接接觸，使得銀層不容易氧化，在普通環(huán)境下即可以進(jìn)行葡萄糖的檢測。并且該結(jié) 構(gòu)使用周期長；
(3) 本發(fā)明制作所得的結(jié)構(gòu)是利用表面增強(qiáng)拉曼散射來進(jìn)行葡萄糖的檢測，該方法可 以對吸附在基底上的分子的信號增強(qiáng)，使得檢測更加容易；
(4) 本發(fā)明制作所得的結(jié)構(gòu)在對葡萄糖進(jìn)行檢測的時(shí)候具有高的特異性。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例中在基片表面自組裝一層聚苯乙烯球后的結(jié)構(gòu)剖面示意圖 圖2是本發(fā)明實(shí)施例中在基片表面自組裝一層聚苯乙烯球后的結(jié)構(gòu)俯視示意圖； 圖3是本發(fā)明實(shí)施例中在聚苯乙烯球表面蒸鍍一層金屬銀后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明實(shí)施例中在銀層表面自組裝一層巰基正己醇后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖中l(wèi)為基底；2為聚苯乙烯球；3為金屬銀；4為巰基正己醇。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限 于下面實(shí)施例，應(yīng)包括權(quán)利要求書中的全部內(nèi)容。 本發(fā)明實(shí)施例的具體步驟如下
(1) 選擇二氧化硅S《作為支撐基片；
(2) 將基片放入體積比為3:1的濃度為98%的濃硫酸和濃度為30%的雙氧水H202的 混合溶液中清洗1小時(shí)，溫度保持在8CTC;
(3) 將基片取出，放入體積比為5:1:1的水H20，氨水NH3 H20和濃度為30%的雙 氧水11202的混合溶液中超聲振蕩1小時(shí)；
(4) 將基片取出，用蒸餾水反復(fù)沖洗，并且氮?dú)獯蹈桑?br> (5) 將濃度為1.5%聚苯-乙烯球的懸浮液滴在基片上r其中'聚苯'乙烯球的直徑為400nm，
從而在基片表面自組裝一層聚苯乙烯球、在室溫下干燥，如圖1和圖2所示；
(6) 在2.25X10—7托的氣壓下，應(yīng)用真空氣相沉積系統(tǒng)在聚苯乙烯球表面蒸鍍200nm 的銀，如圖3所示；
(7) 將步驟(6)中所得的結(jié)構(gòu)放入濃度為lmmol/L的DT乙醇溶液，浸泡45分鐘；
(8) 將浸泡好的結(jié)構(gòu)放入濃度為lmmol/L的MH乙醇溶液,浸泡13小時(shí)形成自組裝單 層結(jié)構(gòu)，如圖4所示， 一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)制作完成。
權(quán)利要求
1、一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于以下步驟(1)首先選擇基片，將基片放入濃度為98％的濃硫酸H2SO4和濃度為30％的雙氧水H2O2的混合溶液中進(jìn)行清洗；(2)將基片取出，放入水H2O，氨水NH3·H2O和濃度為30％雙氧水H2O2的混合溶液中超聲振蕩；(3)將基片取出，用蒸餾水清洗，并且用氮?dú)獯蹈桑?4)在基片表面自組裝一層聚苯乙烯球；(5)在真空狀態(tài)下，在聚苯乙烯球表面再蒸鍍一層銀膜結(jié)構(gòu)；(6)將步驟(5)所得的結(jié)構(gòu)放入葵硫醇的乙醇1-DT，CH3(CH2)9SH溶液中浸泡；(7)將浸泡好的結(jié)構(gòu)取出，放入巰基正己醇MH，HS(CH2)6OH的乙醇溶液中進(jìn)行自組裝，一種用于探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)制作完成。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于步驟(1)中的 基片材料可以為硅，二氧化硅，鍺，玻璃，石英。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于步驟(1)中濃硫酸H2S04跟雙氧水H202的體積比為4: 1 2: 1。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于步驟(1)中的清洗時(shí)間應(yīng)該為1 2小時(shí)，清洗溫度為75'C到85'C。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于步驟(2)中混 合溶液中水H20，氨水NH3'H20和雙氧水H202溶液的體積比例為4: 1: 1 6: 1: 1。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于步驟(2)中超 聲振蕩的時(shí)間為1 2小時(shí)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于步驟(4)中將濃度為1.0% 2.0%的聚苯乙烯球的懸浮液滴在基片表面，其中聚苯乙烯球的直徑為 100nm 800mn,從而在基片表面子組裝了一層聚苯乙.烯球。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于步驟(5)中在 蒸鍍時(shí)的氣壓為lxl0'7 4xl0'7托。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于步驟(6)中葵硫醇的乙醇溶液的濃度為0.8mmol/L到1.2mmol/L。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于步驟(6)中的 浸泡時(shí)間為30分鐘 60分鐘。
11、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于步驟(7)巰基 正己醇的乙醇溶液的濃度為0.8mmoI/L至U 1.2mmol/L 。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于步驟(7)中的自組裝時(shí)間為10小時(shí) 15小時(shí)。
全文摘要
一種探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)，其特征在于首先選擇基片，并將其放入濃硫酸和雙氧水混合液中進(jìn)行清洗；將基片取出后放入水、氨水和雙氧水的混合液中超聲振蕩；再將基片取出，用蒸餾水清洗，并用氮?dú)獯蹈?；然后在基片表面自組裝一層聚苯乙烯球；再在聚苯乙烯球表面再蒸鍍一層銀膜結(jié)構(gòu)；將所得的結(jié)構(gòu)放入葵硫醇的乙醇溶液中浸泡；取出后再放入巰基正己醇的乙醇溶液中進(jìn)行自組裝；一種用于探測葡萄糖濃度的結(jié)構(gòu)制作完成；本發(fā)明所得結(jié)構(gòu)制作方法簡單，使用周期長；利用表面增強(qiáng)拉曼散射來進(jìn)行葡萄糖的檢測，可以對吸附在基底上的分子的信號增強(qiáng)，從而使得檢測更加容易；同時(shí)該結(jié)構(gòu)在對葡萄糖進(jìn)行檢測的時(shí)候具有高的特異性。
文檔編號G01N33/66GK101169415SQ20071017864
公開日2008年4月30日 申請日期2007年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月3日
發(fā)明者杜春雷, 楊蘭英, 羅先剛, 鄧啟凌 申請人:中國科學(xué)院光電技術(shù)研究所