專利名稱：一種探測葡萄糖濃度的結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種葡萄糖探測技術，特別涉及一種用于探測葡萄糖濃度的結構。
背景技術：
近幾年，葡萄糖是動、植物體內的主要組成部分，葡萄糖濃度連續測定在食品分析質 量監控、生物化學和臨床化學中都占有很重要的地位，特別是針對全球目前人數已經超過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行緊密、可靠地 監測，因此需要性能可靠、靈敏度較高的傳感器件實現對病人血液中葡萄糖含量變化進行 監測。
在過去幾十年內，已經發展了許多探測葡萄糖的方法，但往往很難兼顧血糖監測所要求 的選擇性、靈敏度和穩定性。采用對葡萄糖高度特異的葡萄糖氧化酶、以過氧化氫產物為 探測對象的電流型酶催化電化學葡萄糖探測方法是最普遍的一種方法，雖然能夠對生理濃 度甚至痕量濃度葡萄糖進行檢測,具有很高的靈敏度,但維生素C酸、尿酸等其他電活性物質 容易產生干擾、連續工作時間短(酶需要補充、酶的不穩定性)等因素限制這類技術在血糖監 測方面的應用;熒光技術，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探測技術,卻存在水
的強烈吸收導致靈敏度偏低、譜帶重迭導致難以解析的問題。
近年來分子振動拉曼光譜逐漸發展成為一種葡萄糖探測技術,作為分子指紋譜，它能對
葡萄糖分子進行直接免標記痕量探測，所以能很好地兼顧血糖監測所要求的選擇性、靈敏 度和穩定性，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間，如A. Ergin等通過功率67.5mW、激發線830nm的固體激光器和60秒的獲取時間獲得了濃度為 lg/l(約5nM)的葡萄糖水溶液的拉曼光譜，并結合化學計量學方法提高信噪比；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對與血糖相關的眼房水葡 萄糖濃度在體測定的可行性，表面增強拉曼散射是一種具有表面選擇性的光學增強效應,能 對吸附到基底上的分子的信號增強108-10'4倍,其準確的增強機制尚在研究中；目前主要有化 學增強和電磁增強兩種增強機制，前者以電荷轉移模型為代表、具有短程效應，后者以金 屬的表面等離子共振模型為代表、具有長程效應；電磁增強機制表明當入射光頻率接近金 屬納米結構中自由電子的共振頻率時，自由電子產生集體振蕩，在粗糙表面產生很大的電 磁場，即局部表面等離子共振現象(LSPR)，使吸附在金屬表面的分子的拉曼散射信號被大大 增強，基于其巨大的增強效應，相比普通拉曼光譜技術(NRS)，表面增強拉曼光譜技術 能夠有效提高散射截面,降低激發功率和光譜獲取時間。先前Mdissa等通過50mW的激發功 率和30秒的獲取時間，成功地探測到非液相環境下，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性和易氧化的特性限制了這種基底的商業化應用。Zai-Sheng Wu等通過探測金溶膠上酶反應產物的SERS光譜，獲得了0.5-32mM的動態響應范圍；Van Duyne等通過10mW的激發功率和20分鐘的獲取時間，成功地探測到液相環境下，固體表面 上100mM葡萄糖分子的SERS譜，在600-1500cm-l內獲得了葡萄糖的7個特征峰；但是如何 從結構上的改變進一步提高探測靈敏度以獲得更多的特征峰尚在研究之中。

發明內容
本發明要解決的技術問題是通過采用一種納米結構，進一步提高了葡萄糖濃度探測 靈敏度和選擇性。
本發明解決其技術問題所采用的技術方案 一種探測葡萄糖濃度的結構，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，并且用氮氣吹干；
(4) 在基片表面自組裝一層聚苯乙烯球；
(5) 在真空狀態下，在聚苯乙烯球表面再蒸鍍一層銀膜結構
(6) 將步驟(5)所得的結構放入葵硫醇的乙醇l-DT,CH3(CH2)9SH溶液中浸泡；
(7) 將浸泡好的結構取出，放入巰基正己醇MH,HS(CH2)60H的乙醇溶液中進行自組 裝， 一種探測葡萄糖濃度的結構制作完成。
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)中的清洗時間應該為1 2小時，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)中超聲振蕩的時間為1 2小時。
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)中的自組裝時間為10小時 15小時。 本發明與現有技術相比所具有的優點是 (O本發明所提出的制作方法簡單，不需要大型設備以及精密儀器；
(2) 本發明制作所得的結構由于在銀層表面自組裝了一層MH結構，避免了銀層與空 氣的直接接觸，使得銀層不容易氧化，在普通環境下即可以進行葡萄糖的檢測。并且該結 構使用周期長；
(3) 本發明制作所得的結構是利用表面增強拉曼散射來進行葡萄糖的檢測，該方法可 以對吸附在基底上的分子的信號增強，使得檢測更加容易；
(4) 本發明制作所得的結構在對葡萄糖進行檢測的時候具有高的特異性。


圖1是本發明實施例中在基片表面自組裝一層聚苯乙烯球后的結構剖面示意圖 圖2是本發明實施例中在基片表面自組裝一層聚苯乙烯球后的結構俯視示意圖； 圖3是本發明實施例中在聚苯乙烯球表面蒸鍍一層金屬銀后的結構示意圖； 圖4是本發明實施例中在銀層表面自組裝一層巰基正己醇后的結構示意圖； 圖中l為基底；2為聚苯乙烯球；3為金屬銀；4為巰基正己醇。
具體實施例方式
下面結合附圖及具體實施方式
對本發明進行詳細說明，但本發明的保護范圍并不僅限 于下面實施例，應包括權利要求書中的全部內容。 本發明實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，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；
(4) 將基片取出，用蒸餾水反復沖洗，并且氮氣吹干；
(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，應用真空氣相沉積系統在聚苯乙烯球表面蒸鍍200nm 的銀，如圖3所示；
(7) 將步驟(6)中所得的結構放入濃度為lmmol/L的DT乙醇溶液，浸泡45分鐘；
(8) 將浸泡好的結構放入濃度為lmmol/L的MH乙醇溶液,浸泡13小時形成自組裝單 層結構，如圖4所示， 一種探測葡萄糖濃度的結構制作完成。
權利要求
1、一種探測葡萄糖濃度的結構，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，并且用氮氣吹干；(4)在基片表面自組裝一層聚苯乙烯球；(5)在真空狀態下，在聚苯乙烯球表面再蒸鍍一層銀膜結構；(6)將步驟(5)所得的結構放入葵硫醇的乙醇1-DT，CH3(CH2)9SH溶液中浸泡；(7)將浸泡好的結構取出，放入巰基正己醇MH，HS(CH2)6OH的乙醇溶液中進行自組裝，一種用于探測葡萄糖濃度的結構制作完成。
2、 根據權利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結構，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、 根據權利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結構，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、 根據權利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結構，其特征在于步驟(1)中的清洗時間應該為1 2小時，清洗溫度為75'C到85'C。
5、 根據權利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結構，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、 根據權利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結構，其特征在于步驟(2)中超 聲振蕩的時間為1 2小時。
7、 根據權利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結構，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、 根據權利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結構，其特征在于步驟(5)中在 蒸鍍時的氣壓為lxl0'7 4xl0'7托。
9、 根據權利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結構，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、 根據權利要求l所述的一種探測葡萄糖濃度的結構，其特征在于步驟(6)中的 浸泡時間為30分鐘 60分鐘。
11、 根據權利要求l所述的一種探測葡萄糖濃度的結構，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、 根據權利要求1所述的一種探測葡萄糖濃度的結構，其特征在于步驟(7)中的自組裝時間為10小時 15小時。
全文摘要
一種探測葡萄糖濃度的結構，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，并用氮氣吹干；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構；將所得的結構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行自組裝；一種用于探測葡萄糖濃度的結構制作完成；本發明所得結構制作方法簡單，使用周期長；利用表面增強拉曼散射來進行葡萄糖的檢測，可以對吸附在基底上的分子的信號增強，從而使得檢測更加容易；同時該結構在對葡萄糖進行檢測的時候具有高的特異性。
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 優先權日2007年12月3日
發明者杜春雷, 楊蘭英, 羅先剛, 鄧啟凌 申請人:中國科學院光電技術研究所