專利名稱：：改進(jìn)的表面增強(qiáng)共振拉曼散射基底的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及拉曼光譜學(xué)、表面增強(qiáng)拉曼光譜學(xué)和表面增強(qiáng)共振拉曼光譜學(xué)。
背景技術(shù)：
：已知有許多檢測(cè)分析物分子的作用或存在的技術(shù)。這些技術(shù)的其中之一利用了拉曼散射(Ramanscattering,RS)效應(yīng)。當(dāng)光線從分子散射時(shí)，大部分的光子被彈性散射。絕大多數(shù)被散射的光子具有與入射光子相同的能量(并且因此具有相同的頻率和波長)。然而，該光線的小部分(約107個(gè)光子中的一個(gè))的散射頻率與入射光子的頻率不同。當(dāng)被散射的光子損失能量給分子時(shí)，該光子具有比入射光子更長的波長(被稱為斯托克斯散射(Stokesscatter))。相反地，當(dāng)被散射的光子獲得能量后，該光子具有較短的波長(被稱為反斯托克斯散射(anti-Stokesscatter))。通常地，斯托克斯散射為較強(qiáng)的效應(yīng)。產(chǎn)生這種非彈性散射的過程被稱為拉曼效應(yīng)，是以在1928年第一位描述這種非彈性散射的C.V.拉曼先生命名的。非彈性散射與分子的振動(dòng)、旋轉(zhuǎn)或電子能的變化有關(guān)，并伴隨通常作為熱被散逸的能量從光子傳遞到分子。入射光子和拉曼散射光子間的能量差等于散射分子的振動(dòng)態(tài)或電子躍遷的能量，使被散射光子與入射激光的量子化能量不同。被散射的光的強(qiáng)度與能量或者波長差的曲線被稱為拉曼光譜，并且該技術(shù)被知悉為拉曼光譜學(xué)(RS)。表面增強(qiáng)拉曼光譜(SERS)是RS分析技術(shù)的一種變體。如果分子在位置上接近于特定金屬表面，由于分子和金屬的表面電子(等離子激元9遞，拉曼信號(hào)的強(qiáng)度能夠被極大地增加。為了進(jìn)行SERS，所述分析物分子被吸附在含有原子級(jí)的粗糙金屬表面的基底上，并檢測(cè)到增強(qiáng)的拉曼散射。還能夠使用溶液中的銀膠(silvercolloids)進(jìn)行SERS。數(shù)埃金屬表面內(nèi)的分子或離子中的拉曼散射能高于在溶液中的拉曼散射的103-106倍。在可見波長附近，SERS在銀上最強(qiáng)，但在金和銅上易于觀察。目前的研究己表示許多其它的過渡金屬也可以引起有效的SERS增強(qiáng)。所謂的自由電子金屬(freeelectronmetals)是具有高數(shù)量自由表面電子的金屬，通常提供SERS增強(qiáng)。此外，所謂的金屬聚合物也能使用；這些是具有電子結(jié)構(gòu)的有機(jī)聚合物，因而它們能夠與金屬以相似的方式表現(xiàn)?？梢岳斫獾氖切g(shù)語金屬不限于金屬元素或者金屬混合物或合金，并能夠用于本領(lǐng)域技術(shù)人員理解為金屬的任何物質(zhì)。提供這種SERS增強(qiáng)的物質(zhì)此后將稱作拉曼增強(qiáng)表面或金屬。所述SERS效應(yīng)本質(zhì)上是在分子和金屬表面附近的電磁場(chǎng)之傳遞間的共振能。激發(fā)激光的電矢量在金屬表面感應(yīng)出偶極子，并且回復(fù)力造成該激發(fā)態(tài)下的共振頻率的振蕩電磁場(chǎng)。所述共振的強(qiáng)度和頻率主要由金屬(等離子激元(plasmons))表面的決定所謂等離子激元波長的自由電子，以及金屬的介電常數(shù)和環(huán)境所決定。吸附或者緊鄰在表面上的分子處于特大的電磁場(chǎng)內(nèi)，該電磁場(chǎng)中曲面法線上的耦合的振動(dòng)模式被最大地增強(qiáng)。這是表面等離子體共振(SPR)效應(yīng)，該效應(yīng)使貫穿空間(through-space)的能量在所述等離子激元和所述表面附近的分子之間傳遞。由于能量傳遞的效率依賴于激光波長和金屬的等離子體波長之間良好的配合，所述表面等離子體共振效應(yīng)的強(qiáng)度由包括入射光的波長和金屬表面的形態(tài)等諸多因素決定。場(chǎng)的強(qiáng)度和局域密度(localdensity)取決于一系列的參數(shù)。反射光的波長決定了它的能量，并且金屬的組成和形態(tài)決定表面等離子激元耦合至光子10能量的強(qiáng)度和效率。諸如金屬和分析物溶液的相對(duì)介電性等其它因素也對(duì)該效應(yīng)有較大的貢獻(xiàn)。此外，場(chǎng)和與金屬表面臨近的任何分子之間的能量傳遞效率也由分子本身的共振能態(tài)決定，包括例如紅外光譜區(qū)的特定振動(dòng)模式和紫外光譜區(qū)的電子躍遷能。這是SERRS性能優(yōu)于常規(guī)SERS的機(jī)理。能夠通過使用生色團(tuán)部分以提供導(dǎo)致能量傳遞的額外的分子共振來產(chǎn)生SERRS。共振拉曼峰的強(qiáng)度與分子的散射橫截面的平方成比例。反過來，散射橫截面與躍遷偶極矩(transitiondipolemoment)的平方有關(guān)，并因此通常遵循吸收光譜。如果入射光子具有的能量接近于它們的吸收光譜的吸收峰，則當(dāng)散射事件發(fā)生時(shí)，該分子更傾向于處于激發(fā)態(tài)，因此提高反斯托克斯信號(hào)的相對(duì)強(qiáng)度。表面和共振增強(qiáng)效應(yīng)的結(jié)合意味著SERRS能夠提供巨大的信號(hào)增強(qiáng)，通常為傳統(tǒng)拉曼光譜的109-10'4倍。除了拉曼散射的共振增強(qiáng)外，目前還存在共振削弱描述，其中所述拉曼信號(hào)的強(qiáng)度通過共振能量傳遞(resonanceenergytransfer)機(jī)理而被降低。在具體條件下，具有接近所需的能量的激發(fā)能態(tài)能夠引起拉曼散射的下降。在這種情況下，拉曼強(qiáng)度與總的截面的平方成比例，并且如果這些截面異號(hào)則能發(fā)生相消干擾，使得能夠觀察到共振削弱。這提供了另一種拉曼基檢測(cè)器系統(tǒng)中使用的度量(metric):通過使用促進(jìn)這種削弱效應(yīng)的激光頻率可以將來自特定拉曼活性的生色團(tuán)的信號(hào)選擇性地從拉曼光譜中去除。表面增強(qiáng)拉曼光譜學(xué)(SERS)及其擴(kuò)展、表面增強(qiáng)共振拉曼光譜學(xué)(SERRS)作為定量生物分析工具而得到普及。這兩種技術(shù)都在很大程度上依賴于在金屬(等離子激元)表面的移動(dòng)傳導(dǎo)電子的'等離子體'和接近該表面的分子種類之間的相互作用。這種相互作用導(dǎo)致特定振動(dòng)能量下的拉曼散射大幅度增強(qiáng)，在拉曼散射光下產(chǎn)生出強(qiáng)烈的光譜信號(hào)。迄今為止，圍繞對(duì)這種增強(qiáng)的機(jī)理的理解還存在有爭(zhēng)議。兩種主要觀點(diǎn)對(duì)大于106的增強(qiáng)因素在化學(xué)增強(qiáng)機(jī)理和電磁增強(qiáng)機(jī)理之間的劃分存在分歧。現(xiàn)在被認(rèn)為促進(jìn)了102的增強(qiáng)因素的化學(xué)增強(qiáng)機(jī)理，聲稱在金屬和被吸附分子之間產(chǎn)生了電荷遷移態(tài)。這種機(jī)理依賴于位點(diǎn)特異性和分析物。所述分子必須被直接吸附在表面上以進(jìn)行化學(xué)增強(qiáng)。所述電磁增強(qiáng)機(jī)理促進(jìn)了高于正常拉曼散射ioM咅的增強(qiáng)。為了理解電磁增強(qiáng)，必須考慮到表面納米級(jí)粗糙特征的大小、形狀及其材料。如果波長合適的光沖擊金屬的粗糙特征，傳導(dǎo)電子的等離子體將共同振蕩。因?yàn)檫@種共同振蕩被局限在電子等離子體的表面上，已作為局域表面等離子體共振(LSPR)而被知曉。所述LSPR使得共振波長被吸收和分散，在粗糙特征周圍產(chǎn)生大型電磁場(chǎng)。若分子被置于該電磁場(chǎng)內(nèi)，可以測(cè)量到增強(qiáng)的拉曼信號(hào)。我們己經(jīng)意識(shí)到拉曼散射效應(yīng)中的問題與常規(guī)散射(事實(shí)上是對(duì)噪聲比率的弱信號(hào)(poorsignal))相比，即使采用表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)，拉曼散射也提供小量的拉曼散射輻射。我們更進(jìn)一步地意識(shí)到，由于拉曼信號(hào)弱于噪音，需要引入幫助區(qū)分拉曼信號(hào)和噪音的機(jī)理。我們還意識(shí)到，縮短分析物分子的擴(kuò)散程長度可以對(duì)生物傳感器實(shí)驗(yàn)的速度產(chǎn)生巨大的影響。因此，廣義地說，本發(fā)明提供使用光譜學(xué)技術(shù)縮短待檢測(cè)樣品的擴(kuò)散程長度的裝置(arrangement)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明在權(quán)利要求書中被定義，所述權(quán)利要求書被直接引用于此。本發(fā)明的一種實(shí)施方式提供了位于通過在由固體支承材料制成的多孔3D支承基質(zhì)之上或之內(nèi)沉積拉曼增強(qiáng)表面而形成的反應(yīng)區(qū)內(nèi)的具有拉曼增強(qiáng)體積(Ramanenhancingvolume)的改進(jìn)的分析物檢測(cè)器。所述支承材料設(shè)置成具有分布在該體積內(nèi)的染料，并且由于染料分布在該體積內(nèi)并接近也分布在該體積內(nèi)的拉曼增強(qiáng)表面，染料對(duì)照射的響應(yīng)被提高。用于分析物檢測(cè)器的反應(yīng)載體可以根據(jù)本發(fā)明制得，測(cè)試樣品引入到所述反應(yīng)載體內(nèi)，所述反應(yīng)載體具有設(shè)置以限定體積的固體支承材料和分布并固定在該體積內(nèi)的金屬/拉曼增強(qiáng)表面。所述金屬負(fù)載在支承材料上，所述支承材料對(duì)使得分析物被檢測(cè)的染料為多孔的。所述金屬被設(shè)置成提高染料對(duì)照射的光學(xué)響應(yīng)。盡管本發(fā)明所述的實(shí)施方式提到對(duì)拉曼信號(hào)提供的改進(jìn)及其在拉曼光譜學(xué)(特別是SERS和SERRS)中的應(yīng)用，但應(yīng)該理解的是，本發(fā)明可以用于各種形式的其中可以通過使用例如用以提高染料對(duì)照射的響應(yīng)的金屬表面而獲得信號(hào)強(qiáng)度改進(jìn)的光譜學(xué)中。例如，這可以包括表面吸收熒光(surfaceabsorptionfluorescence)或?qū)θ魏紊婕肮舱衲軅鬟f給金屬表面的對(duì)照射的響應(yīng)。術(shù)語生色團(tuán)已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，并在此用于覆蓋具有特定光學(xué)特性的基團(tuán)。術(shù)語"染料"涉及能發(fā)射拉曼射線并且還具有某種官能度如結(jié)合基團(tuán)或親表面基團(tuán)(surface-seekinggroup)的生色團(tuán)。這種官能度可以由例如加入親金屬表面基團(tuán)(metalsurfaceseekinggroup)或能夠連接至分析物的基團(tuán)而產(chǎn)生。所述生色團(tuán)應(yīng)該有力地吸附具有適于表面增強(qiáng)的波長的激發(fā)激光(最普遍的拉曼激光為514納米、532納米和785納米)。這在綠-紅可見范圍內(nèi)，因此傳統(tǒng)的色彩明亮的生色團(tuán)作為特別良好的拉曼活性染料的成分而被發(fā)現(xiàn)。分析物為任何需要檢測(cè)或量化的化學(xué)物質(zhì)。合適的分析物的例子包括生物分子(例如蛋白質(zhì)、抗體、核酸、碳水化合物、蛋白多糖、脂質(zhì)或荷爾蒙)、藥物制劑或其它治療劑以及它們的代謝產(chǎn)物、濫用藥品(drugsofabuse)(例如苯丙胺、阿片、苯二氮類、巴比妥、大麻素、可卡因、麥角酰二乙胺以及它們的代謝產(chǎn)物)、炸藥(例如硝化甘油和硝基甲苯，包括三硝基甲苯(TNT)、三次甲基三硝基胺(RDX)、季戊四醇四硝酸酯(PETN)和環(huán)四甲撐四硝胺(HMX))、以及環(huán)境污染物(例如除草劑、殺蟲劑)。13分析物樣品為任何需要測(cè)定存在或含量的分析物的樣品。有許多需要測(cè)定分析物存在、不存在或含量的情況。例子包括臨床應(yīng)用(例如檢測(cè)例如血樣或者尿樣等生物樣品中抗原或抗體的存在)、檢測(cè)濫用藥品的存在(例如在違禁樣品中，或在例如體液樣品或呼吸樣品等生物樣品中)、檢測(cè)炸藥、或檢測(cè)環(huán)境污染物(例如在液體、空氣、土壤或植物樣品中)。除了直接檢測(cè)分析物本身以外，還可以通過使用報(bào)告分子(reportmolecules)間接地檢測(cè)分析物，所述報(bào)告分子在目標(biāo)分析物存在下能夠產(chǎn)生可測(cè)拉曼信號(hào)變化。該方法的一個(gè)例子將是染料標(biāo)記的肽從分析物-特定抗體的抗原結(jié)合位點(diǎn)上的置換，因此釋放出能隨后與SERRS活性金屬表面發(fā)生相互作用的自由報(bào)告分子。對(duì)于本發(fā)明的目的，這種報(bào)告分子也可以視為"分析物"。典型的報(bào)告分子將包括報(bào)告染料、篩選劑結(jié)合基團(tuán)(selectiveagentbindinggroup)以及金屬表面結(jié)合基團(tuán)。報(bào)告分子與篩選劑相結(jié)合(通過篩選劑結(jié)合基團(tuán)的方式)，并且在分析物樣品被引入載體之前，報(bào)告染料因此被保持遠(yuǎn)離金屬表面。分析物與篩選劑的結(jié)合置換報(bào)告分子，所述報(bào)告分子隨后與金屬表面結(jié)合(通過金屬表面結(jié)合基團(tuán)的方式)，因此導(dǎo)致報(bào)告染料向金屬表面附近的區(qū)域移動(dòng)。如上所述的術(shù)語"染料"與報(bào)告分子等價(jià)使用。所述篩選劑為在分析物樣品的其它組分存在下，并且在檢測(cè)方法進(jìn)行的條件下，選擇性地結(jié)合至分析物，從而能夠檢測(cè)到所述樣品中分析物的存在(或含量)的任何試劑。所述篩選劑的性質(zhì)將當(dāng)然地依賴于分析物的特性。在多數(shù)情況下，所述篩選劑為抗體。然而，可以使用其它合適的分析物結(jié)合對(duì)。例如，如果所述分析物為抗體，所述篩選劑可以為被抗體選擇性地結(jié)合的抗原或抗原衍生物。若所述分析物為核酸，則所述篩選劑可以為與該分析物核酸雜交的核酸或核酸類似物。在引入分析物時(shí)，染料不需要與篩選劑分離。相反，在結(jié)合分析物時(shí)，篩選劑可以改變構(gòu)型，從而染料移入與金屬更接近的新位點(diǎn)，由此導(dǎo)致拉曼信號(hào)的增強(qiáng)。也可能染料最初被保持在與金屬表面足夠接近的位置，以產(chǎn)生SERRS信號(hào)，但該染料在待檢測(cè)分析物的存在下被置換，例如，通過結(jié)合篩選劑和從接近金屬表面的位置置換染料。在這種情況下，正是尋找拉曼輻射的減弱而不是尋找所發(fā)射的拉曼輻射增強(qiáng)，使得不存在、存在或含量被檢測(cè)到。分析物本身可以為本征拉曼活性的(intrinsicallyRaman-active)。在這些實(shí)施方式中，染料可能與分析物化學(xué)相同，這樣可以根據(jù)其拉曼信號(hào)而直接確定分析物的存在、不存在或含量。因此，術(shù)語"染料"也可以包括分析物。術(shù)語"抗體"被應(yīng)用于此以包括抗體、或片段(例如Fab片段、Fd片段、Fv片段、dAb片段、F(ab，)2片段、單鏈Fv分子或CDR區(qū))、或能選擇性地結(jié)合分析物以檢測(cè)到該分析物的抗體或片段的衍生物。通常地，希望染料的組分能通過分離的連接子被連接在一起。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然的是，有許多可以使用的合適的連接子。所述連接子的特性將依賴于所述染料組分的特性。若所述連接子與傳統(tǒng)的肽鏈化學(xué)相容，則當(dāng)所述篩選劑結(jié)合基團(tuán)含有肽時(shí)是有利的。例如，所述連接子可以優(yōu)選含有單個(gè)羧酸基團(tuán)以與肽的N末端反應(yīng)。在某些情況下，依賴于所使用的特定組分，例如通過染料的不同組分的化學(xué)基團(tuán)之間的反應(yīng)，可以不使用分離的連接子就可能可以將兩種或更多的染料組分連接在一起。所述染料組分可以以任何順序被連接在一起，如果當(dāng)所述染料通過金屬表面結(jié)合基團(tuán)被連接到表面上時(shí)，則該染料在靠近所述金屬表面的區(qū)域內(nèi)。染料中的金屬表面結(jié)合基團(tuán)應(yīng)該為優(yōu)先結(jié)合(典型地通過吸附)至金屬表面上的基團(tuán)。在某些情況下，希望金屬表面結(jié)合基團(tuán)足夠有力地結(jié)合至金屬表面以將所述染料固定在金屬表面。所述金屬表面結(jié)合基團(tuán)的化學(xué)性質(zhì)將依賴于所使用的金屬表面。合適的銀結(jié)合官能團(tuán)包括具有氮雜環(huán)的基團(tuán)，例如噁唑、噻唑、二唑、三唑、噁二唑、噻二唑、噁三唑(oxathiazoles)、噻三唑、苯并三唑、四唑、苯并咪唑、吲唑、異吲唑、苯并二唑或苯并異二唑。其它合適的官能團(tuán)包括胺、酰胺、巰基、硫酸鹽(或酯)、硫代硫酸鹽(或酯)、磷酸鹽(或酯)、硫代磷酸酯(或酯)、羥基、羰基、羧酸鹽(或酯)、和硫代氨基甲酸酯(或酯)。氨基酸例如半胱氨酸、組氨酸、賴氨酸、精氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺或精氨酸也能進(jìn)行銀結(jié)合。術(shù)語反應(yīng)載體用于定義待檢測(cè)分析物被引入和支撐材料所位于的容器。本發(fā)明的實(shí)施方式將僅通過實(shí)施例的方式，并結(jié)合附圖進(jìn)行說明，其中圖1示出了常規(guī)的微觀流體SER(R)S傳感器；圖2示出了各種蛋白質(zhì)的斯托克斯半徑對(duì)分子量的曲線；圖3示出了各種蛋白質(zhì)的計(jì)算擴(kuò)散系數(shù)對(duì)分子量的曲線；圖4示出了已知生物傳感器模型的圖示；圖5示出了用于計(jì)算在圖4所示的生物傳感器模型的各個(gè)深度的分析物濃度的曲線；圖6示出了腔高度與分析物結(jié)合99%的結(jié)合對(duì)發(fā)生的時(shí)間的曲線；圖7示出了對(duì)于不同的腔高度，對(duì)典型的100kDa蛋白質(zhì)1小時(shí)期間內(nèi)的計(jì)算結(jié)合量；圖8示出了體現(xiàn)本發(fā)明的微觀流體SER(R)S傳感器；圖9示出了能夠用于圖8所示的本發(fā)明的實(shí)施方式的聚焦到鏡子(左邊)上和體積(右邊)內(nèi)的激光的聚焦特性；圖10示出了濾光玻璃料(filterfrit)形式的有細(xì)密紋理的三維支承基質(zhì)；圖11示出了能夠以例如圖8所示的本發(fā)明的實(shí)施方式使用的涂敷有金16屬銀顆粒的濾光玻璃料的二氧化硅細(xì)粒；圖12以圖示的方式示出了涂敷有金屬銀顆粒的圖11的濾光玻璃料的二氧化硅細(xì)粒；圖13示出了通過根據(jù)本發(fā)明的一方面的第一沉積方法形成的包括絲條狀的沉積銀的形態(tài)；圖14示出了沉積銀的第二形態(tài)；圖15示出了通過根據(jù)本發(fā)明的另一方面的第二沉積方法獲得的每單位面積增加的銀沉積數(shù)量；圖16示出了通過兩種沉積方法疊加在一起獲得的銀顆粒大小的曲線；圖17示出了使用兩種不同方法在例如圖11中所示的二氧化硅濾光器上制備的粒子的示例SERRS譜；圖18示出了大小為約80-120微米的可控孔度玻璃(controlledporeglass，CPG)粒子；圖19示出了單控孔度玻璃粒子的表面的關(guān)閉狀態(tài)；圖20示出了在比圖19更高的放大倍數(shù)下的單控孔度玻璃粒子的表面的關(guān)閉狀態(tài)，顯示的孔隙尺寸為約200-500納米；圖21示出了金屬粒子可以被沉積在圖20所示的孔隙內(nèi)；圖22示出了由指定大小和形狀的粒子覆蓋的表面的紫外/可見吸光度輪廓；圖23示出了；ax的計(jì)算值對(duì)測(cè)量值的曲線；以及圖24示出了各種寬度和高度下的銀顆粒的Xmax預(yù)測(cè)值；圖25示出了對(duì)于指定輻射波長的根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的支承材料的吸光度與理論值的比較；圖26示出了圖25的用于理論計(jì)算的另一種方式的曲線。具體實(shí)施例方式下面描述的實(shí)施方式特征為用于光譜法的改進(jìn)的基底。本發(fā)明使用分布在有細(xì)密紋理的三維支承材料內(nèi)的金屬來制備具有用于SERS和SERRS的光學(xué)特征的基底。使金屬在位置上更靠近溶液中的分析物分子，這縮短了擴(kuò)散程長度并實(shí)現(xiàn)減少分析時(shí)間和增加可達(dá)到指定體積溶液中的分析物分子的可得金屬表面積。此外，拉曼照射激光取樣3D空間，而不是2D表面，這不僅對(duì)信號(hào)強(qiáng)度有利，而且對(duì)處理工程問題例如聚焦有利。此外，由于這是支承材料的性質(zhì)而不是反應(yīng)載體的尺寸，因此對(duì)支承生物傳感器芯片的工程技術(shù)限制也能得到一些放松，這對(duì)傳感器性能有最大的影響。本發(fā)明的實(shí)施方式通過將部分金屬化學(xué)沉積到支承材料內(nèi)而得以實(shí)現(xiàn)。由此可以實(shí)現(xiàn)多方面的好處，包括提高靈敏性、延長對(duì)光不安的生色團(tuán)的穩(wěn)定性以及大量縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間。作為優(yōu)選的特征，沉積在支承材料內(nèi)以形成拉曼增強(qiáng)表面的金屬部分為銀。支承材料為固體，例如二氧化硅濾光器(silicafilter)形式，但這不是必須的，支承材料可以為例如粉末或玻璃珠形式。對(duì)支承材料的主要要求是它使拉曼增強(qiáng)表面保持固定在反應(yīng)載體內(nèi)?，F(xiàn)在描述使用銀沉積化學(xué)制備改進(jìn)的基底的方法，并且該方法基于由德國化學(xué)家伯恩翰德托倫斯(BemhandTollens)(1841-1918)開發(fā)并且至今以他命名的碳水化合物分析測(cè)試。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，這不是將金屬沉積到表面的唯一的方法，其它方法也在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將進(jìn)一步理解的是，雖然銀在光譜學(xué)中表現(xiàn)出許多用作拉曼增強(qiáng)表面所需的特征，但其它物質(zhì)例如金和銅也能使用?？梢酝茢噙@些金屬的組合也能有利地靈活用于本發(fā)明并在下面進(jìn)行討論。托倫斯反應(yīng)(Tollen，sreaction)為多步法，包括由醛到羧酸的氧化反應(yīng)，由水性銀離子到金屬的還原反應(yīng)。首先，通過與氫氧化鈉的反應(yīng)由硝酸銀制備氫氧化銀AgN03+NaOH-^AgOH+NaN03氫氧化物形成棕黑色沉淀，該棕黑色沉淀通常也含有氧化銀。加入氫氧化銨制備銀二胺絡(luò)合物(silverdiaminecomplex)作為無色溶液AgOH+2NH4OH-^[Ag(NH3)2〗++OHT+H20該二胺絡(luò)合物在水溶液中穩(wěn)定，可以儲(chǔ)存至需要使用時(shí)。通過加入醛引發(fā)銀沉積過程。醛與羥基離子(hydroxylion)在堿性溶液中反應(yīng)，使得醛被氧化成羧酸，并釋放出兩個(gè)電子<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>醛可以來源于許多來源。在傳統(tǒng)的托倫斯反應(yīng)中，使用葡萄糖溶液。像大多數(shù)糖一樣，葡萄糖能夠以閉環(huán)或開環(huán)形式存在。在水溶液中，這兩種形式保持平衡HO~^OH通過醛的氧化反應(yīng)釋放的電子隨后能各自將銀二胺絡(luò)合物還原成金屬銀和游離氨++e--^Ag+2NH3該氧化-還原反應(yīng)可以被概括成o〃oR~^+2[Ag(NH3)2]++20HT-^R~^+2Ag+4NH3+H20HOH被還原的銀原子在水溶液中不穩(wěn)定，并快速結(jié)合形成金屬銀。如果可以獲得合適的固體表面，則金屬將形成于該表面和溶液之間的界面。在傳統(tǒng)的19糖的托倫斯測(cè)試中，使用干凈的玻璃表面，并且?guī)追昼妰?nèi)銀形成匯合的像鏡面一樣的膜。取決于具體的反應(yīng)條件和可獲得的支承材料的性質(zhì)，拉曼增強(qiáng)表面(優(yōu)選銀)可以形成微米至納米級(jí)粒子的懸浮液、粒子束，并且粒子沉積在支承材料上和支承材料中存在的任何孔隙內(nèi)。所述反應(yīng)條件取決于待檢測(cè)分析物。上述方法僅僅是根據(jù)本發(fā)明的制備支承材料的一種方法。其它方法包括例如將銀膠固定在支承結(jié)構(gòu)之上或之內(nèi)的方法也能使用。優(yōu)選所述支承材料選擇為具有玻璃光學(xué)性質(zhì)的、有細(xì)密紋理的多孔三維支承基體。例如，所述支承材料可以為填充了部分反應(yīng)載體的玻璃珠形式。尤其是，所述支承材料不應(yīng)當(dāng)是熒光的(這將對(duì)拉曼光譜產(chǎn)生不可接受的背景干擾)，是理想的生物相容性非常好的材料，并且本身不應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的拉曼信號(hào)或者至少在染料的拉曼響應(yīng)頻率范圍內(nèi)本身不應(yīng)當(dāng)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的拉曼信號(hào)，以免使染料的拉曼信號(hào)變得不清晰。對(duì)于上述目的，二氧化硅是理想的，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，具有類似性質(zhì)的其它材料也能使用，并且也不背離本發(fā)明的范圍。可以用于形成支承材料的其它材料的例子包括陶瓷、塑料或氣凝膠。所述支承材料限定了銀顆?？梢苑植嫉捏w積。在一種實(shí)施方式中，所述銀顆粒沉積在含有支承材料的各基底粒子的外面。這種實(shí)施方式的例子可以參見圖11和12，在圖11和12中，限定體積的二氧化硅基底粒子上沉積有銀顆粒。這意味著銀顆粒出現(xiàn)在含有支承材料的粒子之間的孔隙(lll，121)內(nèi)。進(jìn)一步的例子是由玻璃珠堆組成的其上沉積有銀的支承材料。相鄰玻璃珠之間或基底粒子之間的縫隙或孔隙導(dǎo)致支承材料為多孔的，并在整個(gè)支承材料上固定有銀顆粒。下面將描述另一種實(shí)施方式，其中含有支承材料的基底粒子本身對(duì)染料20為多孔的，且它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中沉積有銀顆粒。3D多孔材料例如二氧化硅提供與扁平表面相比具有大得多的內(nèi)表面積的體積，因此對(duì)分子吸附有大得多的可得表面。入射激光也不是照射平面點(diǎn)，而是照射材料內(nèi)的體積，由此進(jìn)一步增加了拉曼激光探測(cè)到(interrogate)的表面積。這兩個(gè)因素都導(dǎo)致照射光束內(nèi)SERRS活性分子數(shù)量的大量增加，結(jié)果導(dǎo)致信號(hào)強(qiáng)度的提高。圖8示出了體現(xiàn)本發(fā)明的微觀流體SER(R)S檢測(cè)器裝置。所述檢測(cè)器裝置包括含有染料的反應(yīng)載體、激光形式的照射源以及檢測(cè)器。其內(nèi)沉積有金屬粒子的3D多孔材料如二氧化硅設(shè)置在反應(yīng)載體內(nèi)。由于激光探測(cè)的是體積而不是平面，因此精確聚焦到樣品上變得更不重要。事實(shí)上，如圖9所示，因?yàn)榧す獾墓馐劢钩慑F形、穿過焦點(diǎn)并且隨后擴(kuò)展成超過該點(diǎn)的錐形，因此焦點(diǎn)前后的分子立即處于相對(duì)強(qiáng)的電磁場(chǎng)中。在理想的情況下，當(dāng)焦點(diǎn)在基質(zhì)內(nèi)時(shí)，位于強(qiáng)場(chǎng)的分子的數(shù)量是焦點(diǎn)位于平面時(shí)的兩倍，因此，拉曼信號(hào)得以成倍增強(qiáng)。平的金屬表面可以起鏡子的作用，在這種情況下，焦點(diǎn)前面的分子將處于增強(qiáng)的EM場(chǎng)(來自入射光束及其反射光束)中。在光束干擾積極(constructively)處，分子將處于強(qiáng)度加倍的場(chǎng)內(nèi)。由于拉曼強(qiáng)度與場(chǎng)強(qiáng)度的平方成比例，雙倍增強(qiáng)的場(chǎng)內(nèi)的分子將發(fā)射四倍的拉曼信號(hào)。然而，一半的分子將位于場(chǎng)被消極性干擾的區(qū)域，因此對(duì)拉曼信號(hào)沒有任何貢獻(xiàn)?？偟膩碚f，拉曼散射強(qiáng)度將因此為沒有反射表面時(shí)的兩倍。然而，該信號(hào)來源于雙倍增強(qiáng)的場(chǎng)內(nèi)的分子，因此分子將最終以更高的速率光降解(photodegrade)。當(dāng)由于光子引發(fā)激發(fā)和隨后的共價(jià)修飾(covalentmodification)而導(dǎo)致生色團(tuán)永久性破壞時(shí)，光降解發(fā)生。當(dāng)從激發(fā)單重態(tài)向激發(fā)三重態(tài)躍遷時(shí)，生色團(tuán)更可能與另一個(gè)分子發(fā)生相互作用，以產(chǎn)生不可逆共價(jià)修飾。三重態(tài)相對(duì)于單重態(tài)壽命更長，因此允許激發(fā)分子有長得多的時(shí)間幀，以進(jìn)行與環(huán)境中其它組分的化學(xué)反應(yīng)。對(duì)于指定的表面積，基質(zhì)內(nèi)聚焦裝置因此能夠產(chǎn)生與反射表面相同的拉曼信號(hào)強(qiáng)度，但卻賦予了生色團(tuán)光降解速率降低的優(yōu)點(diǎn)。如果表面不反射，基質(zhì)裝置將提供增強(qiáng)的信號(hào)。有細(xì)密紋理的三維支承基質(zhì)可以為二氧化硅濾光玻璃料(如圖10中的橫截面所示)的形式，該二氧化硅濾光玻璃料具有多孔結(jié)構(gòu)，在圓形二氧化硅細(xì)粒之間具有幾十微米的孔隙。當(dāng)用作用于化學(xué)沉積銀的支承表面時(shí)，二氧化硅細(xì)粒涂敷有金屬銀顆粒，如圖11和圖12的圖解所示。典型地，基質(zhì)孔隙111/121可以為約50-80微米跨度，導(dǎo)致擴(kuò)散程為25-40微米。對(duì)于典型的100kDa蛋白質(zhì)分析物，這將導(dǎo)致約30秒內(nèi)99%結(jié)合。由于不嚴(yán)格的激光聚焦的需要，3D基質(zhì)賦予了微觀流體體系的反應(yīng)速度優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)能夠使得檢測(cè)體積為毫米級(jí)或更大。沉積的金屬部分有兩種形態(tài)。第一種形式包括圖13所示的絲條狀，它們是直徑為約250納米的約球形粒子的熔融直鏈(fbsedlinearchain)。這些絲線被第二種形式的更小的獨(dú)立的粒子包圍，這些粒子的大小為幾十至幾百納米，如圖14所示。應(yīng)當(dāng)理解的是，由不同方法形成的其它的形態(tài)也能起作用。圖14示出了直徑為約12納米至約220納米的510個(gè)約球形銀顆粒。制備這些沉積物所需的方法包括將濾光玻璃料完全浸沒在托倫斯反應(yīng)混合物中。如果允許玻璃料漂浮在反應(yīng)混合物的表面上，則銀顆粒以圖15所示的大得多的單位面積密度沉積。雖然圖15示出了更高的粒子表面密度(圖15為976，而圖14為510)，但它們具有與通過完全淹沒濾光玻璃料制得的銀顆粒非常相似的大小分布，這通過將粒子大小分布重疊在一起繪制可以發(fā)現(xiàn)(圖16)。濾光玻璃料的部分淹沒產(chǎn)生幾乎兩倍于方法1的單位表面積的粒子，并因此提供更強(qiáng)的拉曼信號(hào)。在二氧化硅濾光器上使用兩種方法和在扁平表面上制得的粒子的示例SERRS譜如圖17所示。在各種情況下，以10'5M的濃度使用相同的SERRS活性化合物，積分時(shí)間為1秒。濾光法1指玻璃料被完全浸沒在反應(yīng)混合物中的情況；方法2指允許玻璃料漂浮在表面的情況。雖然通過使用漂浮玻璃料制得的表面上的銀顆粒的數(shù)量為方法1的約2倍，但SERRS信號(hào)比方法1的強(qiáng)約3倍。這是因?yàn)樾盘?hào)強(qiáng)度不是線性依賴于表面的粒子數(shù)量。由于粒子遵循相同的大小分布，因此不成比例增強(qiáng)的SERRS信號(hào)不能簡(jiǎn)單地歸因于可得銀表面的增加，而必然具有由粒子之間的相互作用所引起的額外貢獻(xiàn)，更高的堆集密度導(dǎo)致額外的SERRS增強(qiáng)。一般被接受的是，通過由它們之間的傳導(dǎo)電子的同步運(yùn)動(dòng)(synchronisedmotion)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)，粒子相互作用，并且這種相互作用依賴于粒子之間的距離。在本發(fā)明的另一種實(shí)施方式中，即使進(jìn)一步通過在含有支承材料本身的基底粒子的結(jié)構(gòu)內(nèi)沉積銀顆粒，也可能縮短分析物分子的平均擴(kuò)散程長度。如果支承材料為多孔的則可以實(shí)現(xiàn)縮短分析物分子的平均擴(kuò)散程長度。在這種情況下，術(shù)語多孔的指含有孔的材料，所述孔的大小使得形成該材料的粒子對(duì)用于檢測(cè)分析物的染料為多孔的。在該實(shí)施方式中，支承材料本身的基底粒子具有孔隙或孔，導(dǎo)致完全可進(jìn)入的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。由微孔粒子制得的支承材料的好的例子是可控孔度玻璃(CPG)，并可以由二氧化硅形成。微孔指孔的尺寸為幾微米級(jí)或幾十微米級(jí)的事實(shí)。制備CPG的一種方法是通過酸蝕玻璃混合物，所述玻璃混合物中的一種玻璃易被酸腐蝕，而另一種則不易被被酸腐蝕。結(jié)果是特征為完全可進(jìn)入內(nèi)部結(jié)構(gòu)的玻璃/二氧化硅材料，單個(gè)的二氧化硅顆粒具有納米級(jí)用于增加吸附銀顆粒的可得內(nèi)部表面積的孔隙。這種材料的例子如圖18-21所示。圖18示出了其中單個(gè)粒子可見的CPG的放大圖。圖19示出了單個(gè)細(xì)粒的表面，揭示了表面由許多互相連接的孔隙做為標(biāo)記，提供了完全可進(jìn)入的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。圖20示出了能辨認(rèn)出孔隙的尺寸(在這種情況下為幾百納米)的更大倍數(shù)的CPG粒子表面的放大圖，圖21示出了金屬粒子可以沉積在這些孔隙內(nèi)。適合用于例如CPG的材料的金屬粒子的典型大小為約50-150納米。CPG被廣泛用作化學(xué)合成的支承基質(zhì)。可以獲得粒子大小(CPG通常處理為粒子粉末)、孔隙大小(一般從約IOO納米至約1微米)和表面衍生(許多官能團(tuán)，以有利于與表面的化學(xué)連接)不同的多個(gè)級(jí)別的CPG。由于具有大的內(nèi)表面積(高達(dá)100平方米/克或更高)、化學(xué)惰性(除非衍生化以提高其金屬結(jié)合力或粒子結(jié)粒性質(zhì)(particleseedingproperties))且不產(chǎn)生實(shí)質(zhì)的拉曼峰導(dǎo)致光譜干擾，CPG特別適合作為生物傳感器支承基質(zhì)。孔隙應(yīng)該足夠大，以供染料進(jìn)入和容納金屬部分/粒子。典型的染料的大小為約1-5納米，分析物的大小為5-100納米。當(dāng)使用大小為約50納米的金屬粒子時(shí)，這意味著孔隙大小也應(yīng)當(dāng)在約150納米或更大。作為例子，制備銀基基底的一種方法是在CPG存在下進(jìn)行托倫斯反應(yīng)。用醛、醇或羧酸酯(或鹽)基團(tuán)的CPG的表面衍生化特別適合于這種方法。在本發(fā)明的所有實(shí)施方式中，支承材料可以為對(duì)待檢測(cè)分析物為多孔的，檢測(cè)化學(xué)(例如報(bào)告分子或染料被分析物置換)發(fā)生在支承結(jié)構(gòu)本身內(nèi)。然而，本發(fā)明并不是必須如此。取決于待檢測(cè)的分析物，支承材料可以僅僅對(duì)染料為多孔的，而對(duì)樣品中的分析物或其它物質(zhì)不是多孔的。其它物質(zhì)可以包括樣品內(nèi)的不希望檢測(cè)的任何物質(zhì)，或者希望保持遠(yuǎn)離照射部分的物質(zhì)。例子可以包括血細(xì)胞或可以使拉曼信號(hào)失真的化學(xué)物質(zhì)。分析物可以在支承材料的外表面置換染料，并且該染料隨后擴(kuò)散到支承材料內(nèi)以與拉曼增強(qiáng)金屬粒子發(fā)生相互作用。對(duì)于支承材料的最低要求是對(duì)染料為多孔的。此外，基底粒子可以為對(duì)染料為多孔的但對(duì)分析物樣品中的其它物質(zhì)不是多孔的。分析物可以在支承材料的外表面或支承材料內(nèi)但在基底粒子外部置換染料，并且隨后染料擴(kuò)散到基底粒子內(nèi)以與拉曼增強(qiáng)金屬粒子發(fā)生相互作用。在支承結(jié)構(gòu)或基底粒子僅對(duì)染料為多孔的時(shí)，分析物可以在支承材料或基底粒子外表面置換來自篩選劑的染料。該染料隨后將擴(kuò)散到支承材料或基底粒子內(nèi)，以與分布在其中的銀顆粒發(fā)生相互作用。當(dāng)然，在其中分析物也是染料本身的情況下，不需要單獨(dú)的染料，且支承材料或基底粒子將對(duì)分析物本身是多孔的。當(dāng)引入到反應(yīng)載體中時(shí)，分析物將擴(kuò)散到支承材料或基底粒子內(nèi)，并與銀顆粒發(fā)生相互作用。支承材料或基底粒子的孔/孔隙的大小控制拉曼增強(qiáng)粒子在整個(gè)支承材料內(nèi)的分布以及染料必須經(jīng)過以與拉曼增強(qiáng)表面發(fā)生相互作用的距離。結(jié)果，整個(gè)支承結(jié)構(gòu)的孔隙/孔的大小應(yīng)該與所用染料的平均自由程具有相同的數(shù)量級(jí)。所需的大小可以從圖3所示由擴(kuò)散系數(shù)確定。作為優(yōu)選特征，拉曼增強(qiáng)粒子在孔隙內(nèi)的分布應(yīng)當(dāng)為使相鄰金屬粒子之間的距離與拉曼響應(yīng)待檢測(cè)的染料的平均自由程為相同的數(shù)量級(jí)。當(dāng)使用例如CPG的材料時(shí)，由于具有大的內(nèi)表面，分子必須擴(kuò)散以與金屬粒子發(fā)生相互作用的距離可能大，因?yàn)榱Ｗ觾?nèi)的孔可以從100納米至10000納米。當(dāng)使用諸如結(jié)晶或沉積的方法將金屬沉積在這種結(jié)構(gòu)內(nèi)時(shí)，金屬粒子的分布遵循徑向分布函數(shù)。在該結(jié)構(gòu)的更內(nèi)部存在更少的與染料發(fā)生相互作用的金屬粒子。然而，染料也以相同的方式擴(kuò)散，并且因此大部分染料分子將在高濃度金屬粒子的區(qū)域發(fā)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的3D多孔支承材料在被激光照射時(shí)經(jīng)歷兩級(jí)共振。首先是由各個(gè)金屬粒子經(jīng)歷的表面等離子激元共振。此外，還有來自于基本上為置于介電介質(zhì)(樣品和支承材料)內(nèi)的金屬的更大規(guī)模的共振。該第二共振水平與光子學(xué)晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)的共振相同，然而，支承結(jié)構(gòu)內(nèi)的金屬粒子的總的分散是不均勻的，因此很難直接相比。具有金屬分布和固定在其中的支承結(jié)構(gòu)如負(fù)載有銀的CPG在合理的近似值(僅為計(jì)算目的)上可以視為等于物理固定的膠態(tài)分散?？紫秲?nèi)的CPG和樣品溶液接近介電介質(zhì)，使沿CPG內(nèi)孔隙的壁排列的金屬納米粒子等價(jià)于懸浮液中的膠粒?？紫兜某叽绾涂紫侗谏系募{米粒子的空間分散決定膠體類似物的"濃度"。膠粒的光學(xué)性質(zhì)己經(jīng)被廣泛研究。膠體的吸收光譜可以根據(jù)全米氏理論(Mietheory)計(jì)算。對(duì)于小的球形粒子，每單位體積N個(gè)粒子的分散的吸光度A僅取決于Mie求和中的偶極項(xiàng)，并可計(jì)算為爿=-2.303其中，C和/分別為吸收橫截面積和光路長度。如果粒子尺寸小于傳導(dǎo)電子的平均自由程，則這些電子將與粒子壁發(fā)生"碰撞"，導(dǎo)致比塊體材料內(nèi)更低的有效平均自由程。在極限2;r/d(其中W為粒子半徑，A為周圍介質(zhì)中的光的波長)中，橫截面積可以表達(dá)為18襲3/2C=義(《(《)+2sm)2+￡2()2]其中r為球形粒子的體積，A為入射波長(相應(yīng)于頻率W)且Sm為介質(zhì)的介電常數(shù)。塊體金屬(bulkmetal)的相對(duì)復(fù)介電常數(shù)由給出。對(duì)于自由電子金屬如銀，q(cy)和Q(a;)經(jīng)常為已知，在一定波長范圍內(nèi)的已通過實(shí)驗(yàn)確定了。從上述方程式可以看出，當(dāng)A(w)二-2^時(shí)，出現(xiàn)最大吸光度。當(dāng)q(w)二-2^時(shí)，^(w)的值以及A(cw)隨波長的變化率是確定所得吸收譜帶的高度和寬度的因子。對(duì)于具有可以與傳導(dǎo)電子(丄)的平均自由程相比的大小的金屬粒子，自由電子和粒子壁之間的碰撞速率變得可測(cè)量了。電子部分被有效抑制，導(dǎo)致金屬介電性質(zhì)發(fā)生變化。為了說明這種表面效應(yīng)，介電函數(shù)的虛數(shù)部分的計(jì)算需要加入第二項(xiàng)其中"，(W)是用于修正小粒子的介電參數(shù)。如前所述，可以分布在本發(fā)明所提供的支承材料之上和之內(nèi)的典型銀顆粒的直徑為幾十納米。在銀中，電子的平均自由程L通?？山邮艿闹禐榧s57nm。用于銀、玻璃和水(非常接近樣品的近似值)的復(fù)介電函數(shù)的波長相關(guān)值(wavelength-dependentvalues)在本領(lǐng)域是公知的。使用這些數(shù)據(jù)，可以預(yù)知負(fù)載銀的CPG的紫外/可見吸收光譜。在圖25中可以看到理論結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果之間的比較，但是在短波長的實(shí)驗(yàn)吸光度比預(yù)測(cè)的低。這個(gè)差別可以通過減去下面公式的高斯函數(shù)很容易地被修正。如下所示，發(fā)現(xiàn)與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的最佳匹配"=7xl(T6,6=3.34xl(^和c=3.5xl(T8。參數(shù)a只是比例因子。參數(shù)b和c各自確定高斯峰的位置和寬度。減去這個(gè)高斯具有將'凹口，濾光器應(yīng)用到光學(xué)光譜的效果。如果負(fù)載銀的CPG與排除了約334nm處的帶隙的光子學(xué)晶體表現(xiàn)相似行為，這個(gè)效果可以被有理化。使用標(biāo)稱波長532nm(真空中)的激光收集該實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。標(biāo)稱波長與視波長(apparentwavelength)之比(532/334)給出了負(fù)載銀的CPG'光子學(xué)晶體，1.593的有效折射率。玻璃、水和銀在該標(biāo)稱波長的折射系數(shù)分別為約1.520、1.336和0.002。因此，負(fù)載銀的CPG表現(xiàn)為具有不同于其組成材料的性能的超材料(metamaterial)。CPG內(nèi)銀顆粒的幾何分散不是規(guī)則的晶格，因此不必適用常規(guī)的描述光子學(xué)晶體的理論。然而，存在一定程度的粒子分散的局部規(guī)則性，主要由CPG結(jié)構(gòu)內(nèi)的孔隙大小和內(nèi)孔隙間距決定。由于粒子不是被均勻的介電介質(zhì)分開、而是被填充了樣品(具有未確定介電性質(zhì)的至少含有待檢測(cè)染料和可能的分析物的稀水溶液以及其它不被檢測(cè)的其它化學(xué)物質(zhì))以及在這種情況下含有玻璃的內(nèi)孔隙材料的孔隙的組合分開的事實(shí)，情況變得更復(fù)雜了。諸如此類的材料的準(zhǔn)確的介電性質(zhì)在很大程度上將取決于CPG孔隙的精確幾何和體積構(gòu)型，并且一般的分析描述很難推出。然而，負(fù)載銀的CPG基質(zhì)的行為可以使用數(shù)學(xué)技術(shù)例如有限元分析或無網(wǎng)格法進(jìn)行預(yù)測(cè)。感應(yīng)材料的光學(xué)行為因此由兩種基本機(jī)理決定。首先，表面等離子激元共振主要受金屬粒子本身的大小、組成和幾何形狀影響。第二較大規(guī)模共振受支承基質(zhì)的組成和空間分布影響，這反過來影響空間分布和金屬粒子分布的介電環(huán)境。金屬粒子本身的光學(xué)性質(zhì)可以通過使用上述數(shù)學(xué)技術(shù)來預(yù)測(cè)(并因此被理性地設(shè)計(jì))。負(fù)載金屬的基質(zhì)材料的光學(xué)性質(zhì)可以由如適于結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性的分析或數(shù)字方法來確定。支承材料和樣品的不同的折射系數(shù)和介電性質(zhì)決定了確保入射輻射最大吸光度所需的金屬粒子之間的光學(xué)間距。理想情況下，金屬粒子的平均間距應(yīng)該為入射輻射波長的一半，然而波長取決于輻射穿過的材料?？紫吨睆脚c支承材料的壁厚之間的比例應(yīng)當(dāng)優(yōu)選等于填充孔隙的溶液的折射系數(shù)和支承材料的折射系數(shù)之間的比例，在這種情況下，兩種材料的激發(fā)光子的實(shí)際波長將相等。結(jié)果，CPG超材料中的孔隙/壁結(jié)構(gòu)的尺寸應(yīng)當(dāng)優(yōu)選選擇為加權(quán)平均值，以說明包括孔隙的支承材料的體積和包括固體支承材料的體積之間的差別。金屬粒子之間的間距是入射輻射的半波長的幾倍，這也將給出額外的諧波共振。用于拉曼光譜的激光典型地具有大約IOO微米的聚焦面積，盡管這可能延伸到500微米大。圖18示出了CPG粒子的大小可能屬于IOO微米跨度級(jí)。因此，應(yīng)該意識(shí)到根據(jù)本發(fā)明的支承材料可能包括具有其中固定和分布有金屬的多孔結(jié)構(gòu)的單基底粒子。由于大量的粒子有效地稀釋樣品濃度，因此理想情況下，盡可能少地使用粒子。更大量的粒子可以方便地使用以簡(jiǎn)化結(jié)合本發(fā)明的檢測(cè)器的工程/構(gòu)造。雖然激光通常用于拉曼光譜學(xué)，唯一的要求是照射源為單色且具有特定波長。對(duì)將要進(jìn)行相干的照射源沒有要求。如果孔隙大小與所用光的波長大致相等，孔隙的大小可以影響照射光。通過使用孔隙大小比光的波長小足夠多的孔隙可以減少這些問題。粒子大小和形狀對(duì)金屬粒子通過與傳導(dǎo)電子的等離子體在它們的表面的共振(等離子激元)與入射激光耦合的能力有很大的影響。關(guān)于此的實(shí)驗(yàn)證據(jù)在圖22中示出了(取自//fl"等，MAS〈3W，M"_y2005入圖22示出了覆蓋有指定大小和形狀的粒子的表面的紫外/可見吸光度輪廓。目前可得的最完整的整套數(shù)據(jù)包括了紫外/可見和紅外區(qū)，是關(guān)于三角形粒子的，在下表中示出寬度(nm)高度(nm)X腿(nm)9046565120466381455972014555747145507829058501卯535179043533卯385449033563卯23585240221125323281364897654739830506042通過將非線性衰退模型應(yīng)用于三角形粒子數(shù)據(jù)，可以得出關(guān)于Xmax與粒子寬度和高度的經(jīng)驗(yàn)公式-Xmax^3.703319918X寬度)+(0.000026746X寬度3)-(0.00218472X高度3)-(0.000464139X寬度2*高度)+(0.001779672X高度2*寬度)+242.638583311這非常合理地吻合圖23所示的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，該圖23示出了人n^的計(jì)算值對(duì)測(cè)量值的曲線。該關(guān)系僅嚴(yán)格地適用于三角形粒子，并基于相對(duì)少量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)點(diǎn)，因此如果能獲得更多的觀察點(diǎn)，則其精確性將提高很多。特別是，對(duì)于寬度和高度的組合位于經(jīng)驗(yàn)觀察范圍外的情況，其精確性將明顯降低。盡管假設(shè)存在這些警告，然而，預(yù)測(cè)各種寬度和高度的銀顆粒的:^^近似值是可能的。圖24的曲線中的黑暗輪廓表明與通常使用的532納米激光的更好的耦合。圖24關(guān)于寬度和高度不對(duì)稱，因?yàn)橛^察的粒子體系涉及粒子的2D平面陣列。粒子場(chǎng)在表面的平面中發(fā)生強(qiáng)烈的作用，但不是在面外方向，因此"寬度"與粒子的面內(nèi)尺寸有關(guān)，"高度"與它們的垂直于平面的尺寸有關(guān)。存在粒子寬度(約100納米)，大于該寬度，^^變得大于532納米而不可接受。寬度相對(duì)較小(<約50納米)的粒子具有不可接受的低人max預(yù)測(cè)值。對(duì)于大于約100納米的粒子寬度，用532納米激光共振的最佳高度(高度"25+0.42x寬度)。寬度為約75納米的粒子具有的最佳高度低于50納米，寬度低于75納米的粒子具有的次最佳入max值小于532納米。因此具有窄的尺寸范圍，在該范圍內(nèi)，附著到表面的具體大小的粒子將顯示對(duì)特定激光波長良好的消光性。通過使用托倫斯反應(yīng)沉積形成的粒子將具有不同大小的范圍，這些大小由于不規(guī)則分散而分布。這種大小范圍的一個(gè)好處是確保具有合適大小的粒子的比例，以提供染料對(duì)輻射照射的響應(yīng)的提高。使用拉曼光譜學(xué)，這個(gè)通過使等離子激元波長與入射輻射的波長相匹配而起作用。然而，只有當(dāng)所需大小的粒子均勻分布在基底表面上，這將進(jìn)一步提高表面增強(qiáng)拉曼效應(yīng)。這可以通過將銀膠體固定在支承材料內(nèi)來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)檫@種膠體的大小可以比通過沉積技術(shù)制得的銀顆粒得到更大的程度的控制。假設(shè)通過托倫斯反應(yīng)沉積的粒子接近于其中a二b二觀察直徑的粒子，我們可以估計(jì)，來自圖24所示的大小分布的全體的表面增強(qiáng)拉曼信號(hào)幾乎來源于僅0.6%的這些粒子。這個(gè)數(shù)字與實(shí)驗(yàn)觀察的所謂的"熱粒子"入射非常一致，其一般認(rèn)為低于1%。然而，需要注意的是，大小接近于上述最優(yōu)值的全部粒子將具有高得多的熱粒子比例，并且因此顯示對(duì)指定量的銀明顯提高的拉曼信號(hào)。圖1示出了已知的微觀流體SER(R)S傳感器。照射激光聚焦于微觀流體芯片上的腔內(nèi)的平面銀表面上，因此取樣于限定的曲面片(surfacepatch)。吸收到該區(qū)域的表面的分子根據(jù)拉曼機(jī)理散射光子，并且一定比例的散射光返回到記錄光譜的分光計(jì)。對(duì)于表面增強(qiáng)共振拉曼光譜學(xué)(SERRS)，入射激光被選擇成與拉曼散射分子的吸收峰相符，因此提高產(chǎn)生拉曼信號(hào)的效率。因?yàn)楸阋饲乙椎?，一般使用波長為532納米的激光。由微觀流體系統(tǒng)帶來的關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)之一是由于將反應(yīng)位置限定在體積內(nèi)而導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間大大縮短，所述體積的尺寸可以與所涉及的分子的擴(kuò)散程長度相比。分子通過液體介質(zhì)擴(kuò)散的能力用其擴(kuò)散系數(shù)D來描述，所述擴(kuò)散系數(shù)D使用斯托克斯-愛因斯坦方程來估計(jì)D丄其中/t為玻爾茲曼常數(shù)，r為絕對(duì)溫度。該模型假設(shè)分子為在連續(xù)統(tǒng)一體的溶劑中自由擴(kuò)散的半徑為w球體，分子大小至少為溶劑分子大小的5倍，并且液體具有低粘度(w)。雖然蛋白質(zhì)不是完美的球體，但是它們的表觀斯托克斯半徑可以用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定。典型的實(shí)例如下表所示。32<table>tableseeoriginaldocumentpage33</column></row><table>這些數(shù)據(jù)可用于得出從其分子量預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)的斯托克斯半徑的經(jīng)驗(yàn)方法。圖2示出了斯托克斯半徑對(duì)分子量的曲線。實(shí)驗(yàn)確定的點(diǎn)取決于遵循關(guān)系7=1.2719/"(摩爾重量)-1.6908的對(duì)數(shù)曲線。使用該方程，i的預(yù)測(cè)值可以用于斯托克斯-愛因斯坦方程，以僅基于其分子量來估計(jì)任何蛋白質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)。顯示計(jì)算的擴(kuò)散系數(shù)對(duì)分子量的曲線從圖3中可以看出。用于估計(jì)微觀流體體系中典型的擴(kuò)散限時(shí)標(biāo)(k)的常規(guī)方法是使用方程一/2其中/為體系的特征長度。對(duì)于/二lcm的大規(guī)模體系中質(zhì)量為100kDa的典型蛋白質(zhì)，^為約230小時(shí)。對(duì)于/=10(Him的微觀流體體系中的相同的蛋白質(zhì)，^)為約84秒。假設(shè)感應(yīng)反應(yīng)在具有可以與分子成分的擴(kuò)散程相比的尺寸的反應(yīng)腔進(jìn)行，"典型時(shí)標(biāo)"計(jì)算顯示微觀流體生物傳感器能在實(shí)驗(yàn)時(shí)間方面提供巨大的優(yōu)勢(shì)。然而，該計(jì)算不考慮分子成分的損耗，所述分子中成分的損耗伴隨分子傳感器表面的結(jié)合事件。由于濃度梯度，用于生物傳感器的更可行的模型可以使用用于粒子通量y'的菲克第一擴(kuò)散定律(Fick'slstlaw)來獲得圖4示出了其中假設(shè)分析物分子根據(jù)斯托克斯-愛因斯坦模型在液體中擴(kuò)散并假設(shè)它們被限制在高度為/2的反應(yīng)腔內(nèi)、且假設(shè)它們的篩選劑(也已知為結(jié)合對(duì)如抗體或核酸低聚物)附著到一個(gè)壁上的生物傳感器模型的圖。因?yàn)樵S多分子從左邊進(jìn)入并從右邊離開限定區(qū)域，因此還假設(shè)徑向擴(kuò)散不重要(僅嚴(yán)格支持區(qū)域非常遠(yuǎn)離腔側(cè)壁的假設(shè))。為了簡(jiǎn)化該計(jì)算，假設(shè)與篩選劑的結(jié)合不可逆，且結(jié)合對(duì)過量，并假設(shè)各個(gè)結(jié)合事件是瞬間的。分析物在高度jc和時(shí)間/的濃度定義為c(x力。初始態(tài)G=O)的=q(初始濃度)，其中在^=/7結(jié)合壁的損耗為^(/^)=0。隨著反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行，結(jié)合反應(yīng)使分析物的濃度減少至接近結(jié)合壁。這誘導(dǎo)了分析物分子向該壁的擴(kuò)散通量，由于濃度梯度已經(jīng)形成，并隨著時(shí)間推移，腔內(nèi)的分析物分子耗盡了。該計(jì)算通過圖5所示的兩個(gè)階段進(jìn)行。在階段1中，有一個(gè)耗盡區(qū)在^=/2處接近壁，從腔的其余部分通過分子擴(kuò)散不斷補(bǔ)充該區(qū)。在階段2中，這個(gè)耗盡區(qū)擴(kuò)大到包括整個(gè)腔。用于計(jì)算的更進(jìn)一步的一個(gè)近似值是假設(shè)濃度梯度具有線性輪廓。第一步是計(jì)算階段l所花費(fèi)的時(shí)間。根據(jù)菲克原理，在耗盡區(qū)，通過擴(kuò)散梯度驅(qū)使向結(jié)合壁的擴(kuò)散，我們假設(shè)所述耗盡區(qū)具有線性輪廓腔中在時(shí)間t時(shí)自由分析物分子的數(shù)量"由下式給出那么，改變率(例如流量)是_1c/;x(f)—.—nc。&2d,"x0)使用邊界條件X(0"0，導(dǎo)致在階段l結(jié)束時(shí)，在時(shí)間~發(fā)生，X("=/2，所以_V八階段2的計(jì)算類似。再次，我們考慮到結(jié)合壁的擴(kuò)散，但是這次我們僅需要考慮耗盡區(qū)自由分析物分子的數(shù)量然后通過以下得出所以流量是:t/"1xo力.^c(0力=一J—;~=/=一仏&2&/0使用邊界條件"0,0)=&，我們得到由于這是一個(gè)指數(shù)式衰減，所以對(duì)于分析物的濃度達(dá)到0將花費(fèi)無限時(shí)間。然而，我們可以計(jì)算結(jié)合的分析物比例P(0<;<1)所花費(fèi)的時(shí)間。我們稱之為b。|c(0=(l-;)c。/z所以，c(0,,2)=2(l-赤0使用用于階段2的指數(shù)式衰減方程，可以看到f二-ln(2(l-，222D然后結(jié)合分析物分子比例p所花費(fèi)的時(shí)間^通過以下給出:/22ln(2(l-，2或者:p124Z)2D將用于微觀流體體系的所接受的"典型時(shí)間標(biāo)"方程與這個(gè)方程比較:/2D2D很清楚，腔高度A代替了特征長度/，并且另有一個(gè)由于分析物損耗而導(dǎo)入體系的描述指數(shù)式衰減的項(xiàng)。對(duì)于典型的100kDa蛋白質(zhì)，可以計(jì)算不同高度的微觀流體反應(yīng)腔達(dá)到99%最大結(jié)合所需的時(shí)間，腔高度對(duì)99%結(jié)合發(fā)生的時(shí)間的曲線如圖6所示。圖6的曲線使用雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)(log-logscale),這是由于兩個(gè)軸的數(shù)值范圍覆蓋幾個(gè)數(shù)量級(jí)。對(duì)于腔高度低于約40微米，結(jié)合在幾秒鐘內(nèi)完成。對(duì)于高度在40至310微米，在幾分鐘內(nèi)實(shí)現(xiàn)99%結(jié)合，并且對(duì)于高度超過310微米，結(jié)合需要幾小時(shí)。典型的微孔板具有幾毫米的尺度，相應(yīng)的結(jié)合時(shí)間超過10小時(shí)，雖然假設(shè)該板在結(jié)合期間不搖動(dòng)或攪動(dòng)，搖動(dòng)或攪動(dòng)將很大地加速該過程。對(duì)于典型的100kDa蛋白質(zhì)例子，對(duì)于不同的腔高度1小時(shí)內(nèi)的計(jì)算結(jié)合時(shí)間過程如圖7所示。減少尺度的好處是顯而易見的，對(duì)于l厘米高度的"大量"l小時(shí)后達(dá)到低于5%的結(jié)合，而對(duì)于100微米腔高度約6分鐘后結(jié)合基本完成。權(quán)利要求1、一種用于檢測(cè)樣品中分析物存在、不存在或含量的檢測(cè)器裝置中所用的反應(yīng)載體，在該反應(yīng)載體內(nèi)能夠引入用于測(cè)試的樣品，該反應(yīng)載體包括為限定體積而設(shè)置的固體支承材料，以及分布并固定在該體積內(nèi)且由所述支承材料支承的金屬，所述支承材料對(duì)染料為多孔的；所述金屬被設(shè)置成提高染料對(duì)照射的光學(xué)響應(yīng)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)載體，其中，所述金屬被設(shè)置成通過金屬內(nèi)電子和染料之間的相互作用來提高對(duì)照射的響應(yīng)。3、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)載體，其中，檢測(cè)的所述響應(yīng)為表面增強(qiáng)拉曼散射相互作用。4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的反應(yīng)載體，其中，檢測(cè)的所述響應(yīng)為表面增強(qiáng)共振拉曼散射相互作用。5、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)載體，其中，所述支承材料被設(shè)置成使染料分布在所述體積內(nèi)，并且對(duì)照射的響應(yīng)提高是由于所述染料分布在所述體積內(nèi)且接近于同樣分布在該體積內(nèi)的所述金屬而導(dǎo)致的。6、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)載體，其中，所述金屬作為多個(gè)分布的固體金屬部分而分布在所述體積內(nèi)。7、根據(jù)權(quán)利要求6所述的反應(yīng)載體，其中，所述分布的金屬部分為金屬粒子。8、根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的反應(yīng)載體，其中，所述支承材料含有一種或多種基底粒子，并且所述金屬沉積在該一種或多種基底粒子的外表面上。9、根據(jù)權(quán)利要求6、7或8所述的反應(yīng)載體，其中，所述金屬沉積在所述一種或多種基底粒子內(nèi)。10、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)載體，其中，所述染料在所述體積內(nèi)附著在能夠結(jié)合所述分析物的篩選劑上，以當(dāng)所述分析物結(jié)合所述篩選劑時(shí)，所述染料向所述金屬附近的區(qū)域移動(dòng)。11、根據(jù)權(quán)利要求IO所述的檢測(cè)器裝置，其中，所述染料可置換地附著到所述篩選劑上并通過該篩選劑保持遠(yuǎn)離所述金屬。12、根據(jù)權(quán)利要求9所述的反應(yīng)載體，其中，所述基底粒子對(duì)染料為多孔的。13、根據(jù)權(quán)利要求9所述的反應(yīng)載體，其中，所述基底粒子對(duì)染料為多孔但對(duì)分析物樣品中的其它物質(zhì)不是多孔的。14、根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)載體，其中，所述金屬的相鄰的粒子之間的距離為所述染料平均自由程的量級(jí)。15、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)載體，其中，所述支承材料在染料對(duì)照射響應(yīng)的頻率范圍內(nèi)不產(chǎn)生對(duì)照射的響應(yīng)。16、根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)載體，其中，待檢測(cè)的分析物起染料的作用。17、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)載體，其中，所述支承材料含有二氧化硅。18、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)載體，其中，所述支承材料含有可控孔度玻璃。19、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)載體，其中，由于拉曼散射，在特定波長位移下對(duì)照射的響應(yīng)是一強(qiáng)度變量。20、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)載體，其中，選擇金屬的類型以提高染料對(duì)照射的響應(yīng)。21、根據(jù)前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)載體，其中，所述金屬為銀、金或銅。22、根據(jù)權(quán)利要求7所述的反應(yīng)載體，其中，所述金屬粒子具有與該金屬內(nèi)電子的平均自由程相同的量級(jí)的尺寸。23、一種檢測(cè)器裝置，該檢測(cè)器裝置包括前述權(quán)利要求中任意一項(xiàng)所述的反應(yīng)載體、照射源、檢測(cè)器和染料，該檢測(cè)器裝置被設(shè)置成所述照射源以特定的輻射波長照射所述反應(yīng)載體，以檢測(cè)對(duì)照射響應(yīng)的染料的不存在、存在或含量，從而顯示分析物的不存在、存在或含量。24、根據(jù)權(quán)利要求23所述的檢測(cè)器裝置，其中，設(shè)置所述照射源以提供覆蓋由所述支承材料所限定的體積的至少一部分的照射。25、根據(jù)權(quán)利要求24所述的檢測(cè)器裝置，其中，所述照射源聚焦以使該體積部分包括所述照射源的光束。26、根據(jù)權(quán)利要求25所述的檢測(cè)器裝置，其中，所述體積部分包括所述照射源的焦點(diǎn)兩側(cè)的該照射源的光束。27、根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)器裝置，其中，所述金屬粒子的尺寸為10-250納米的量級(jí)。28、根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)器裝置，其中，所述金屬粒子的尺寸和照射輻射的波長為使大量的入射輻射被所述金屬粒子吸收的波長。29、根據(jù)權(quán)利要求7所述的檢測(cè)器裝置，其中，所述金屬粒子的空間分散和照射輻射的波長為使大量的入射輻射被所述金屬粒子吸收的波長。30、根據(jù)權(quán)利要求29所述的檢測(cè)器裝置，其中，所述金屬粒子的空間分散約等于所述體積內(nèi)照射輻射的半波長。31、根據(jù)權(quán)利要求29所述的檢測(cè)器裝置，其中，所述金屬粒子的空間分散約等于所述體積內(nèi)照射輻射的半波長的任意倍。32、一種檢測(cè)反應(yīng)載體內(nèi)的樣品中分析物的存在、不存在或含量的方法，該方法包括以下步驟在反應(yīng)載體內(nèi)提供為限定體積而設(shè)置的固體支承材料和分布并固定在該體積內(nèi)且由所述支承材料支承的金屬，所述支承材料對(duì)染料為多孔的，所述金屬被設(shè)置成提高染料對(duì)照射的響應(yīng)；提供染料；用特定波長的輻射照射所述反應(yīng)載體；檢測(cè)來自染料的對(duì)照射的響應(yīng)，以確定染料的含量，從而顯示分析物的存在、不存在或含量。33、根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述染料附著在能夠結(jié)合分析物的篩選劑上，從而在引入分析物樣品時(shí)，所述分析物能夠與引起所述染料向所述金屬附近的區(qū)域移動(dòng)的篩選劑結(jié)合。34、根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述篩選劑保持染料遠(yuǎn)離所述金屬，直到引入引起所述染料分開并向所述金屬附近的區(qū)域移動(dòng)的分析物。35、根據(jù)權(quán)利要求32至34中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，當(dāng)引入分析物樣品時(shí)，所述分析物能夠與弓I起所述染料分開并擴(kuò)散到所述支承材料內(nèi)從而向所述金屬附近的區(qū)域移動(dòng)的篩選劑結(jié)合。36、根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其中，所述支承材料包括一種或多種基底粒子，并且所述金屬沉積在該一種或多種基底粒子內(nèi)，其中當(dāng)引入分析物樣品時(shí)，所述分析物能夠與引起所述染料分開并擴(kuò)散到所述一種或多種粒子內(nèi)從而向所述金屬附近的區(qū)域移動(dòng)的篩選劑結(jié)合。37、根據(jù)權(quán)利要求35或36所述的方法，其中，所述支承材料對(duì)所述染料為多孔但對(duì)其它物質(zhì)不是多孔的，從而當(dāng)分析物置換所述染料時(shí)，僅所述染料能夠擴(kuò)散到所述支承材料內(nèi)。38、根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中，所述支承材料對(duì)分析物樣品為多孔的，但所述一種或多種基底粒子對(duì)分析物不是多孔的，從而當(dāng)所述分析物置換所述染料時(shí)，僅所述染料能夠擴(kuò)散到所述一種或多種基底粒子內(nèi)。39、根據(jù)權(quán)利要求32至38中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，該方法包括向弓I起染料進(jìn)入所述體積的反應(yīng)載體內(nèi)弓I入分析物樣品。40、根據(jù)權(quán)利要求32至38中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，該方法包括向所述體積內(nèi)弓I入分析物樣品。41、根據(jù)權(quán)利要求32至40中任意一項(xiàng)所述的方法，其中，該方法包括使用照射源照射由所述支承材料所限定的體積的至少一部分。42、根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述照射源為激光，并且該方法包括設(shè)置所述激光以使該體積部分包括所述激光的光束。43、根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述體積部分包括激光焦點(diǎn)兩側(cè)的激光的光束。44、根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述染料附著在能夠結(jié)合分析物的篩選劑上并保持在所述金屬附近的區(qū)域，從而當(dāng)引入分析物樣品時(shí)，所述分析物能夠與引起染料向遠(yuǎn)離所述金屬附近的區(qū)域移動(dòng)的篩選劑結(jié)合。45、根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述篩選劑將染料保持在所述金屬附近的區(qū)域，直到引入引起染料分開并向遠(yuǎn)離所述金屬附近的區(qū)域移動(dòng)的分析物。46、根據(jù)權(quán)利要求1所述的反應(yīng)載體，其中，所述染料在所述體積內(nèi)附著在能夠結(jié)合分析物的篩選劑上，并保持在所述金屬附近的區(qū)域，從而當(dāng)分析物結(jié)合篩選劑時(shí)，所述染料向遠(yuǎn)離所述金屬附近的區(qū)域移動(dòng)。47、根據(jù)權(quán)利要求46所述的檢測(cè)器裝置，其中，所述染料為可置換地附著在篩選劑上并通過篩選劑保持在所述金屬附近的區(qū)域內(nèi)。全文摘要通過在由固體支承材料制成的多孔的3D支承基質(zhì)之上或之內(nèi)沉積拉曼增強(qiáng)表面來提供一種用于改進(jìn)的分析物檢測(cè)器的改進(jìn)的SERRS基底。所述支承材料設(shè)置成具有分布在體積內(nèi)的拉曼染料，且由于染料分布在體積內(nèi)并接近于也分布在該體積內(nèi)的拉曼增強(qiáng)表面，染料對(duì)照射的響應(yīng)提高。文檔編號(hào)G01N21/63GK101460830SQ200780014610公開日2009年6月17日申請(qǐng)日期2007年3月27日優(yōu)先權(quán)日2006年3月27日發(fā)明者R·吉爾伯特申請(qǐng)人:E2V生物傳感器有限公司