一种增强层内置的增强拉曼微针制备方法

摘要

本发明公开了一种增强层内置的新型增强拉曼微针，从上至下包括依次连接的针柄、针身及针尖，在针身及针尖表面有一组微孔，在微孔内壁上覆盖一层金属纳米材料层。本发明与以前发明的SERS活性微针相比，本发明的增强拉曼层内置，不需要高分子包被层。这样，不但可以避免对信号的衰减，也避免高分子层含有的热源物质对生物体的负面影响；与现有的表面增强拉曼材料相比，本发明的增强拉曼层只集中在微孔内，微孔尺寸和检测的激光光斑大小在同一数量级，吸附的分子大都为有效的检测分子，有利于进一步提高分析灵敏度。

权利要求

1.一种增强层内置的增强拉曼微针的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将微针的针身和针尖插入高分子溶液中静置1-60秒后取出得到高分子层，所述的高分子溶液中的高分子质量与溶剂体积比为0.1-10%，所述的高分子为聚苯乙烯、聚乳酸、聚氨酯或聚乙烯丙纶中的一种或多种的混合而成；

2）将经步骤1）处理的微针的针身和针尖用激光打孔得到微孔，其中微孔直径5-100微米，深度5-100微米；

3）将经步骤2）处理的微针的针身和针尖插入金、银、铜或铂的盐溶液中，在微孔内壁电镀一层厚度为20-2500纳米的增强拉曼层；或直接将制备好的金、银、铜或铂纳米材料滴加到上述微孔中；

4）将经步骤3）处理的微针的针身和针尖插入甲苯溶剂中溶去高分子层，即得一种增强层内置的增强拉曼微针。

说明书

一种增强层内置的增强拉曼微针制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种增强拉曼材料制备的技术领域，更具体地，涉及一种增强层内置的具有增强拉曼活性的微针及其制备方法。

背景技术

[0002] 以针灸针为载体，吸附具有增强拉曼效应的纳米粒子构建了一种微创出入人体的集采样和检测等功能为一体的拉曼活性微针。当微针进入体内或组织时，组织液会扩散到微针表面的间隙内，当拔出微针时，可以将组织液中的待测分子携带出来。体外的表面增强拉曼光谱检测可避免拉曼信号在组织中的衰减，同时根据检测微针刺入的深度可以得到一定深度的皮下组织的增强拉曼信号。

[0003] 但是这种方法也有不足之处，针体表面的那些增强拉曼效应的纳米粒子是吸附上的，因此，在进出人体过程中，这些纳米粒子很容易被摩擦掉，导致微针的增强效果减弱；包被一层微孔高分子层是能够保护这些纳米粒子免于擦除。但会影响组织液的扩散及降低拉曼信号的强度。此外，高分子中含有的热源物质也会给人体造成不良的影响。

发明内容

[0004] 发明目的：本发明的目的是提供一种增强层内置的增强拉曼微针及其制备方法，具有用于体内或体外超灵敏检测的特点。

[0005] 在本发明中，首先，以用高分子材料包裹针灸针的针身和针尖部分，再用激光打孔技术在针体表面打一系列微米级的孔，通过电化学还原贵金属沉积到微孔处裸露的针体上形成一层内置的增强拉曼效应材料，再溶去针体表层的包被层即得一种内置的增强拉曼微针。本发明的这种拉曼增强微针和以前的微针相比，激光在针体上打孔制备一层内置增强拉曼材料，有利于保护拉曼增强层，并且没有高分子材料的热源物质的负面影响。

[0006] 本发明将医用针灸针作为新型增强SERS活性微针的制备主体，利用增强SERS活性微针针身微孔内的金属纳米材料的表面等离激元共振耦合极大增强待测分子的拉曼信号，发明一种可用于体外和体内的微创的超灵敏检测材料。

[0007] 技术方案：为实现上述目的，本发明通过下述技术方案实现：一种增强层内置的增强拉曼微针，从上至下包括依次连接的针柄、针身及针尖，在针身及针尖表面有一组微孔，在微孔内壁上覆盖一层金属纳米材料层。

[0008] 进一步地，所述金属纳米材料层为金纳米层、银纳米层、铜纳米层或铂纳米层中的一种或几种。

[0009] 进一步地，所述金属纳米材料层厚度为20-2500 纳米。

[0010] 进一步地，所述微孔直径5-100微米，深度5-100微米。

[0011] 上述的一种增强层内置的增强拉曼微针的制备方法，包括以下步骤：

[0012] 1）将微针的针身和针尖插入高分子溶液中静置1-60秒后取出得到高分子层，所述的高分子溶液中的高分子质量与溶剂体积比为0.1-10%，所述的高分子为聚苯乙烯、聚乳酸、聚氨酯或聚乙烯丙纶中的一种或多种的混合而成；

[0013] 2）将经步骤1）处理的微针的针身和针尖用激光打孔得到微孔，其中微孔直径5-100微米，深度5-100微米；

[0014] 3）将经步骤2）处理的微针的针身和针尖插入金、银、铜或铂的盐溶液中，在微孔内壁电镀一层厚度为20-2500纳米的增强拉曼层；或直接将制备好的金、银、铜或铂纳米材料滴加到上述微孔中；

[0015] 4）将经步骤3）处理的微针的针身和针尖插入甲苯溶剂中溶去高分子层，即得一种增强层内置的增强拉曼微针。

[0016] 本发明所使用的微针为医用针灸针。

[0017] 有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

[0018] （1）本发明与以前发明的SERS活性微针相比，本发明的增强拉曼层内置，不需要高分子包被层。这样，不但可以避免对信号的衰减，也避免高分子层含有的热源物质对生物体的负面影响。

[0019] （2）与现有的表面增强拉曼材料相比，本发明的增强拉曼层只集中在微孔内，微孔尺寸和检测的激光光斑大小在同一数量级，吸附的分子大都为有效的检测分子，有利于进一步提高分析灵敏度。

附图说明

[0020] 图1高表面增强拉曼活性微针结构示意图；

[0021] 图2是针灸针表面的微孔图；本图所示的是直径10-100微米深度10-100微米的微孔；

[0022] 图3内置表面增强拉曼活性层及局部放大图；

[0023] 图4增强拉曼微针SERS光谱图。

具体实施方式

[0024] 下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。

[0025] 实施例1

[0026] 一种增强层内置的增强拉曼微针，从上至下包括依次连接的针柄13、针身12及针尖11，在针身12及针尖11表面有一组微孔，在微孔内壁上覆盖一层金属纳米材料层，金属纳米材料层为金纳米层和银纳米层组成的复合纳米层，金属纳米材料层厚度为20纳米。微孔直径20微米，深度5微米。

[0027] 上述的增强层内置的增强拉曼微针的制备方法，包括以下步骤：

[0028] 1）将微针的针身和针尖插入高分子溶液中静置30秒后取出得到高分子层，所述的高分子溶液中的高分子质量与溶剂体积比为0.1%，所述的高分子为聚苯乙烯；

[0029] 2）将经步骤1）处理的微针的针身和针尖用激光打孔得到微孔，其中微孔直径20微米，深度5微米；

[0030] 3）将经步骤2）处理的微针的针身和针尖插入金、银的盐溶液中，作为阴极在微孔内壁电镀一层厚度为20纳米的增强拉曼层；

[0031] 4）将经步骤3）处理的微针的针身和针尖插入甲苯溶剂中溶去高分子层，即得一种增强层内置的新型增强拉曼微针。

[0032] 实施例2：

[0033] 一种增强层内置的增强拉曼微针，从上至下包括依次连接的针柄13、针身12及针尖11，在针身12及针尖11表面有一组微孔，在微孔内壁上覆盖一层金属纳米材料层，金属纳米材料层为金纳米层、银纳米层、铜纳米层或铂纳米层中的一种或几种，金属纳米材料层厚度为2500 纳米。微孔直径5微米，深度25微米。

[0034] 上述的增强层内置的增强拉曼微针的制备方法，包括以下步骤：

[0035] 1）将微针的针身和针尖插入高分子溶液中静置1秒后取出得到高分子层，所述的高分子溶液中的高分子质量与溶剂体积比为10%，所述的高分子为聚乳酸和聚氨酯混合而成；

[0036] 2）将经步骤1）处理的微针的针身和针尖用激光打孔得到微孔，其中微孔直径5微米，深度25微米；

[0037] 3）将经步骤2）处理的微针的针身和针尖插入金、银、铜或铂的盐溶液中，作为阴极在微孔内壁电镀一层厚度为2500纳米的增强拉曼层；

[0038] 4）将经步骤3）处理的微针的针身和针尖插入甲苯溶剂中溶去高分子层，即得一种增强层内置的增强拉曼微针。

[0039] 实施例3：

[0040] 一种增强层内置的增强拉曼微针，从上至下包括依次连接的针柄13、针身12及针尖11，在针身12及针尖11表面有一组微孔，在微孔内壁上覆盖一层金属纳米材料层，金属纳米材料层为金纳米层、银纳米层、铜纳米层或铂纳米层中的一种或几种，金属纳米材料层厚度为1260纳米。微孔直径50微米，深度50微米。

[0041] 上述的增强层内置的增强拉曼微针的制备方法，包括以下步骤：

[0042] 1）将微针的针身和针尖插入高分子溶液中静置60秒后取出得到高分子层，所述的高分子溶液中的高分子质量与溶剂体积比为5%，所述的高分子为聚氨酯和聚乙烯丙纶混合而成；

[0043] 2）将经步骤1）处理的微针的针身和针尖用激光打孔得到微孔，其中微孔直径50微米，深度50微米；

[0044] 3）将经步骤2）处理的微针微孔中直接滴加制备好的金、银、铜或铂纳米材料作为增强拉曼层；

[0045] 4）将经步骤3）处理的微针的针身和针尖插入甲苯溶剂中溶去高分子层，即得一种增强层内置的增强拉曼微针。

[0046] 实施例4：将实施例1~3中任意一个实施例所制备的增强拉曼微针用1 ×10-9 mol/L的尼罗兰A水溶液浸泡5~10分钟，测定SERS光谱，评价一根针不同点（九个随机的点）的SERS信号均一性及不同针（九根针各取一点）之间的均一性，所测光谱及均一性评价数据见附图4，从图中可以看出，不论是同一根拉曼微针内部还是不同拉曼微针之间的拉曼5
强度都达到了1.5×10 a.u.及以上。