基于纳米金的柔性SERS基底：制备工艺与致病菌检测效能研究.docxVIP

基于纳米金的柔性SERS基底：制备工艺与致病菌检测效能研究

一、引言

1.1研究背景与意义

致病菌广泛存在于自然环境以及人类生活的各个角落，对人类健康构成了严重威胁。食源性致病菌可通过受污染的食物进入人体，引发食物中毒、肠道感染等疾病，每年在全球范围内导致大量的疾病发生和死亡案例，对食品安全造成重大隐患。水源性致病菌则污染水源，引发水源性疾病的传播，如霍乱弧菌可导致霍乱的爆发，严重影响公共卫生安全。在医疗环境中，致病菌的感染也不容忽视，例如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）的感染，不仅增加了患者的治疗难度和医疗成本，还可能导致患者病情恶化甚至死亡。

传统的致病菌检测方法，如细菌培养法，虽为经典方法，但检测周期长，通常需要数天时间才能得到结果，难以满足快速检测的需求；免疫检测法虽然具有较高的灵敏度，但特异性有限，容易出现假阳性或假阴性结果；核酸检测法对实验条件和设备要求较高，操作复杂，限制了其在现场快速检测中的应用。因此，开发一种快速、准确、灵敏且易于操作的致病菌检测方法具有重要的现实意义。

表面增强拉曼光谱（SERS）技术作为一种新型的检测技术，具有快速、灵敏、无损、可提供分子指纹信息等优点，在致病菌检测领域展现出巨大的潜力。SERS技术的原理是当目标分子吸附到粗糙的贵金属表面时，其拉曼信号会得到极大的增强，增强因子可达10^12以上，检测限甚至能达到单分子级别。纳米金作为一种常用的SERS活性材料，具有良好的生物相容性、化学稳定性和局域表面等离子体共振特性，能够显著增强拉曼信号。将纳米金与柔性材料相结合制备的柔性SERS基底，不仅具备纳米金的优异性能，还具有柔韧性好、可弯曲、可贴合复杂表面等特点，能够实现对不同形状和表面的样品进行原位检测，大大拓展了SERS技术的应用范围。基于纳米金的柔性SERS基底在致病菌检测中具有独特的优势，有望成为一种高效、便捷的致病菌检测工具，为公共卫生安全提供有力的技术支持，具有重要的研究价值和实际应用前景。

1.2国内外研究现状

在纳米金柔性SERS基底制备方面，国内外学者进行了大量的研究。制备方法上，化学还原法是常用的制备纳米金溶胶的方法，通过控制还原剂的种类和用量，可以精确调控纳米金的粒径和形貌。如以柠檬酸钠为还原剂制备的纳米金，粒径较为均一，分散性良好。物理沉积法能够在柔性基底表面均匀地沉积纳米金颗粒，从而提高基底的SERS活性。例如磁控溅射法，可以在聚合物薄膜表面沉积一层均匀的纳米金薄膜，增强基底的SERS性能。自组装法通过分子间的相互作用，将纳米金有序地组装在柔性基底表面，形成具有特定结构和性能的SERS基底。研究人员利用巯基化的聚合物与纳米金之间的特异性相互作用，成功地将纳米金自组装在柔性基底表面，制备出高性能的柔性SERS基底。

在致病菌检测应用方面，表面增强拉曼光谱技术展现出了巨大的潜力。通过SERS技术，可以获取致病菌独特的拉曼光谱指纹信息，实现对致病菌的快速、准确鉴别。在食源性致病菌检测中，利用SERS技术能够快速检测出食品中的大肠杆菌、金黄色葡萄球菌等常见致病菌，为食品安全提供了有力的保障。在临床诊断领域，SERS技术可以用于检测病原菌，辅助医生进行疾病的诊断和治疗。将SERS技术与免疫分析、核酸适配体等技术相结合，能够进一步提高检测的灵敏度和特异性。通过将免疫抗体修饰在纳米金表面，制备出免疫SERS探针，实现了对目标致病菌的特异性识别和检测。

尽管目前基于纳米金的柔性SERS基底在致病菌检测方面取得了一定的研究成果，但仍然存在一些不足之处。部分制备方法存在工艺复杂、成本较高的问题，限制了其大规模生产和应用。一些柔性SERS基底的稳定性和重复性有待提高，不同批次制备的基底之间存在性能差异，影响了检测结果的准确性和可靠性。在实际样品检测中，复杂的样品基质可能会对检测结果产生干扰，降低检测的灵敏度和特异性。如何提高柔性SERS基底的性能，克服实际应用中的干扰因素，仍然是当前研究的重点和难点。

1.3研究内容与创新点

本研究旨在制备基于纳米金的柔性SERS基底，并将其应用于致病菌检测，具体研究内容如下：

基于纳米金的柔性SERS基底的制备：探索不同的制备方法，如化学还原法与自组装法相结合，通过优化反应条件，精确控制纳米金的粒径、形貌以及在柔性基底表面的组装方式，制备出具有高SERS活性和良好柔韧性的基底。研究不同柔性材料（如聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚酰亚胺（PI）等）对基底性能的影响，选择最适合的柔性材料，以提高基底的综合性能。

柔性SERS基底的性能表征：运用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）等微观表征手段，深入分析纳米金在柔性基底表面的形态和分布情况，为基