基于表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)檢測(cè)人體體液中毒品的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)檢測(cè)人體體液毒品的方法，包括硅片清洗、合成具有SERS活性的金納米溶膠；將金納米溶膠與表面活性劑進(jìn)行混合、將自組裝金納米溶膠材料滴在硅片上，干燥后得SERS基底；取人體體液，向其中加入試劑一有機(jī)溶液，混均后離心，取上層清液；向上層清液中加入試劑二堿溶液，搖勻后再加入試劑三有機(jī)萃取劑，震蕩萃取、離心其有機(jī)層溶液滴加到SERS基底上，利用拉曼光譜儀進(jìn)行SERS檢測(cè)。本發(fā)明通過(guò)對(duì)人體體液中毒品的前處理，采用自組裝金納米溶膠材料對(duì)尿液、血液、唾液中的毒品進(jìn)行快速檢測(cè)，避免其他雜質(zhì)的影響，并適用于現(xiàn)場(chǎng)毒品的檢測(cè)。
【專利說(shuō)明】基于表面増強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)檢測(cè)人體體液中毒品的方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種毒品檢測(cè)方法，具體涉及一種基于表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)(SERS)檢測(cè)人體體液中毒品的方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004]根據(jù)《中華人民共和國(guó)刑法》第357條規(guī)定，毒品是指鴉片、海洛因、甲基苯丙胺(冰毒)、嗎啡、大麻、可卡因以及國(guó)家規(guī)定管制的其他能夠使人形成癮癖的麻醉藥品和精神藥品。人一旦吸食毒品，就會(huì)產(chǎn)生身心依賴性，一旦停用就會(huì)出現(xiàn)不安、焦慮、忽冷忽熱、起雞皮疙瘩、流淚、流涕、出汗、惡心、嘔吐、腹痛、腹瀉等。毒品嚴(yán)重危害了人類的家庭，破壞社會(huì)生產(chǎn)力，擾亂了社會(huì)的治安，因此對(duì)毒品的快速及準(zhǔn)確的檢測(cè)對(duì)打擊毒品犯罪有著重要的意義。
[0005]1974年，一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，F(xiàn)leischmann等人對(duì)銀電極表面用電化學(xué)方法進(jìn)行粗糙化處理后，用拉曼光譜儀對(duì)其進(jìn)行表征時(shí)獲得了吸附在粗糙銀電極表面吡啶分子的高質(zhì)量拉曼譜圖，最初這一現(xiàn)象并沒(méi)有被特別重視。1977年，Van Duyne等人對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行了分析，指出這是一種與粗糙化的表面存在某種必然關(guān)系的增強(qiáng)效應(yīng)，這種效應(yīng)之后被稱為表面增強(qiáng)拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering，SERS)效應(yīng)或表面增強(qiáng)拉曼光譜(surface-enhanced Raman spectroscopy，SERS)技術(shù)。SERS自發(fā)現(xiàn)以來(lái)因其高靈敏性、無(wú)損傷、指紋特征、檢測(cè)速度快等優(yōu)勢(shì)，常被作為一種很有前景的光譜工具。
[0006]常見的毒品檢測(cè)方法一般檢測(cè)成本高、耗時(shí)長(zhǎng)、需要專業(yè)的人員，SERS技術(shù)的出現(xiàn)可以彌補(bǔ)上述方法的不足。對(duì)常見的生物檢材包括尿樣、血液、唾液進(jìn)行毒品定性分析是目前較常用的方法。其中唾液中含的雜質(zhì)較少，是鑒定毒品較為常用的檢材;另外，毒品進(jìn)入人體經(jīng)肝臟進(jìn)行代謝，以原體及其代謝物排出體外，尿液、血液中含有原藥以及代謝產(chǎn)物，可以作為鑒定濫用者的憑證。藥物的排泄速度隨給藥方式不同而有差異，一般在24 h內(nèi)都可以達(dá)到最高濃度。因此，我們結(jié)合SERS技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)人體尿樣、血液、唾液中毒品進(jìn)行快速檢測(cè)。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種快速的基于SERS技術(shù)對(duì)人體體液中毒品的檢測(cè)方法，首先要避免體液中其他雜質(zhì)的干擾，同時(shí)要解決怎么樣對(duì)尿液、血液、唾液中可毒品進(jìn)行提純及富集，其次也需要設(shè)計(jì)合適的SERS基底提高檢測(cè)的靈敏度、重復(fù)性、穩(wěn)定性。
[0009]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
[0010]基于表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)檢測(cè)人體體液毒品的方法，該方法包括以下步驟: (1)準(zhǔn)備一片硅片，清洗干凈后備用；
(2)合成具有SERS活性的金納米溶膠；
(3 )將金納米溶膠與表面活性劑進(jìn)行混合，然后對(duì)混合物進(jìn)行離心清洗，得自組裝金納米溶膠材料；
(4)將自組裝金納米溶膠材料滴在經(jīng)步驟(I)處理后的硅片上，干燥后得SERS基底；
(5)取人體體液，向其中加入試劑一有機(jī)溶液，混均后離心，取上層清液；
(6)向上層清液中加入試劑二堿溶液，搖勻后再加入試劑三有機(jī)萃取劑，震蕩萃取；
(7)將萃取液離心后，取其有機(jī)層溶液；
(8)將有機(jī)層溶液滴加到步驟(4)中的SERS基底上，利用拉曼光譜儀進(jìn)行SERS檢測(cè)。
[0011 ]進(jìn)一步方案，所述步驟(I)中硅片是指經(jīng)新鮮王水浸泡至少2 h后洗凈，再用食人魚洗液浸泡I h去除表面的有機(jī)物，然后用大量的超純水清洗并用氮?dú)獯蹈桑瑐溆谩?br>[0012]上述食人魚洗液是指濃硫酸和雙氧水按體積比為3:1配置而成。
[0013]進(jìn)一步方案，所述步驟(2)中金納米溶膠的合成方法為:把檸檬酸鈉溶液加入到蒸餾水中，煮沸后，加入氯金酸溶液作為還原劑，得到了金納米種子;然后將反應(yīng)溫度降至90°C，再分別加入檸檬酸鈉溶液和氯金酸溶液，得到更大尺寸的金納米溶膠顆粒。
[0014]進(jìn)一步方案，所述步驟(3)中表面活性劑選自十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨或聚乙烯吡絡(luò)烷酮中的一種或兩種。
[0015]進(jìn)一步方案，所述步驟(5)中人體體液為尿液、血清或唾液;所述試劑一有機(jī)溶液為醇類或酮類中的一種;所述試劑一的加入量為每0.8 mL人體體液中加入0.2 -0.6 mL。其中醇類包括甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、正丁醇、異丁醇等，酮類包括丙酮、甲基乙基酮等。
[0016]進(jìn)一步方案，所述血清是經(jīng)血液靜置凝固后取其上層清液獲得。
[0017]進(jìn)一步方案，所述步驟(6)中上層清液每I mL分別加入試劑二為10-100 yL、試劑三為50-100 yL；
所述試劑二堿溶液為強(qiáng)堿溶液、強(qiáng)堿弱酸鹽、弱堿性溶液中的一種;強(qiáng)堿溶液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇等、強(qiáng)堿弱酸鹽包括磷酸鹽、碳酸鹽緩沖液等、弱堿性溶液如氨水。
[0018]所述試劑三有機(jī)萃取劑選自脂肪烴類、脂環(huán)烴類、氯化烴類、醚類、脂類中的一種。其中脂肪烴類包括戊烷、己烷、辛烷等、脂環(huán)烴類如環(huán)己烷、氯化烴類包括二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、四氯乙烯等、醚類包括乙醚、環(huán)氧丙烷等、脂類包括乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯等。
[0019]進(jìn)一步方案，所述步驟(8)中拉曼光譜儀激發(fā)光波長(zhǎng)為633nm。
[0020]進(jìn)一步方案，所述人體體液中毒品包括苯丙胺類(包括苯丙胺、甲基苯丙胺、3，4_亞甲基二氧基苯丙胺、3，4_亞甲二氧基甲基苯丙胺、甲卡西酮等)、可卡因(包括可卡因游離堿、鹽酸可卡因等)、嗎啡類(包括鹽酸二乙酰嗎啡、二甲基化嗎啡或其他嗎啡類衍生物)、可待因、鹽酸罌栗堿、巴比妥類、大麻、四氫大麻酚、那可汀、咖啡因、鹽酸氯胺酮、杜冷丁、美沙酮、氯氮平、地芬諾酯、咖啡因、丁卡因、安定、去甲羥基安定、舒樂(lè)安定、利眠寧、阿普唑倉(cāng)、三唑倉(cāng)、勞拉西泮或芬氟拉明。
[0021]本發(fā)明利用SERS檢測(cè)處理后的人體尿液、血液、唾液中毒品，其科學(xué)原理分析為:
一:加入表面活性劑的金納米溶膠，表面活性劑會(huì)包裹在金顆粒的周圍，納米顆粒在硅片上自然干燥后，由于表面活性劑的作用會(huì)納米顆粒在硅片上自組裝成單層分布且顆粒之間會(huì)形成2 nm “間隙”，從而產(chǎn)生均勻的、高活性SERS“熱點(diǎn)”。
[0022]二、由于人體尿液、血清中含有大量的蛋白質(zhì)，而唾液中含有蛋白質(zhì)相對(duì)較少，蛋白質(zhì)的存在會(huì)干擾我們對(duì)毒品的檢測(cè)。我們利用與水互溶的有機(jī)溶劑能使蛋白質(zhì)在水中的溶解度顯著降低的特性，所以通過(guò)加入醇類或酮類來(lái)分離蛋白質(zhì)。另外，由于毒品在中堿性的條件下最穩(wěn)定，所以我們通過(guò)加入試劑二調(diào)節(jié)體液中酸堿性。最后，所選毒品都是易溶于氯仿、乙醚、己烷等有機(jī)溶劑，而且我們所選的有機(jī)萃取劑和純化蛋白所需的有機(jī)溶劑是可以通過(guò)離心分層的，離心后我們?nèi)∠鄳?yīng)的有機(jī)萃取相就可以達(dá)到分離、提純和富集的目的。
[0023]本發(fā)明的合成不同粒徑大小的具有SERS活性的金納米溶膠的方法具體可參照，Neus G.Bastus.Kinetically Controlled Seeded Growth Synthesis of Citrate-Stabilized Gold Nanoparticles of up to 200 nm: Size Focusing versus OstwaldRipening, Langmuir，27(2011)11098-11105。
[0024]本發(fā)明的有益效果在于:
(I)本發(fā)明的SERS基底由于是均勻的、單層排布的且具有2 nm的“間隙”金納米顆粒，從而具有較高的靈敏性、重復(fù)性。而且金納米顆粒是包裹在表面活性劑中，具有較高的穩(wěn)定性，可以儲(chǔ)存約6個(gè)月。
[0025](2)本發(fā)明的生物檢材種類多，包括尿液、血液、唾液三種，可以滿足實(shí)際檢測(cè)檢材差異的需要，適用范圍廣。
[0026](3 )通過(guò)向人體體液中加入三種試劑就可以把其中的毒品分離和提純出來(lái)，可以避免其他雜質(zhì)的影響。
[0027](4)本發(fā)明的純化過(guò)程速度快，體液的處理過(guò)程約5-10分鐘就可以完成，該過(guò)程方便、快速，適用于現(xiàn)場(chǎng)毒品的檢測(cè)。
[0028](5)本發(fā)明對(duì)人體體液中毒品檢測(cè)的具有較高的靈敏性、重復(fù)性、穩(wěn)定性，對(duì)各種毒品的檢出限均在100 ppb之下，符合實(shí)際檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。
[0029]
【附圖說(shuō)明】
[0030]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
[0031 ]圖1是實(shí)施例1中自組裝金納米溶膠材料的場(chǎng)發(fā)射透射掃描電子顯微鏡(TEM)圖片。
[0032]圖2中A是對(duì)尿液中不同濃度鹽酸可卡因進(jìn)行SERS檢測(cè)的光譜圖；B是在1000cm—1
處尿樣中不同濃度的可卡因的SERS強(qiáng)度隨濃度的變化關(guān)系。
[0033]
【具體實(shí)施方式】
[0034]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，但本發(fā)明不局限于下述實(shí)施例。
[0035]以下實(shí)施例中所使用的金納米溶膠均是通過(guò)以下方法合成得到的:把檸檬酸鈉溶液加入到蒸餾水中，煮沸后，加入氯金酸溶液作為還原劑，得到了金納米種子;然后將反應(yīng)溫度降至90 °C，再分別加入檸檬酸鈉溶液和氯金酸溶液，得到更大尺寸的金納米溶膠顆粒。
[0036]
實(shí)施例1
(1)將硅片依次經(jīng)過(guò)王水、食人魚洗液的浸泡處理后，再用大量的超純水洗凈后，用氮?dú)獯蹈芍频酶蓛舻墓杵?br> (2)先將粒徑為30nm的金納米溶膠中加入十六烷基三甲基溴化銨溶液，離心去除多余的表面活性劑，得自組裝金納米溶膠材料；
(3)將自組裝金納米溶膠材料滴到經(jīng)(I)處理后的硅片上，待其自然干燥后得SERS基底；
(4)取含毒品的尿樣0.811^于1.5 mL離心管中，并向尿樣中加入甲醇 300 yL，搖均;
(5)離心2min后取上層清液I mL于另一干凈的離心管中；
(6)向上述離心管中加入氫氧化鈉30yL，再加入有機(jī)萃取劑環(huán)己燒0.1 mL,
然后對(duì)其震蕩萃??；
(7)對(duì)萃取液進(jìn)行離心2min后，取其有機(jī)層溶液；
(8 )取1 yL有機(jī)層溶液滴加到步驟(3 )中制備的SERS基底上，約15 s有機(jī)相就可以完全揮發(fā)，利用拉曼光譜儀對(duì)其進(jìn)行SERS檢測(cè)并記錄SERS強(qiáng)度，重復(fù)測(cè)試八次，再將測(cè)得的各SERS強(qiáng)度代入線性曲線，與標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)照來(lái)確定毒品的類別和濃度。
[0037]本實(shí)施例中自組裝金納米溶膠材料的場(chǎng)發(fā)射透射掃描電子顯微鏡(TEM)圖片如圖1所示，從TEM圖片中可以看出，金納米粒子呈類球型，且納米粒子呈單層排列，可以明顯看到納米粒子之間的間隙。
[0038]
實(shí)施例2
(1)將硅片依次經(jīng)過(guò)王水、食人魚洗液的浸泡處理后，再用大量的超純水洗凈后，用氮?dú)獯蹈芍频酶蓛舻墓杵?br> (2)先將粒徑為40nm的金納米溶膠中加入十六烷基三甲基氯化銨溶液，離心去除多余的表面活性劑，得自組裝金納米溶膠材料；
(3)將自組裝金納米溶膠材料滴到經(jīng)(I)處理后的硅片上，待其自然干燥后得SERS基底；
(4)取含毒品的唾液0.8mL于1.5 mL離心管中，并向唾液中加入乙醇 200 yL，搖均;
(5)離心2min后取上層清液I mL于另一干凈的離心管中；
(6)向上述離心管中加入氨水100yL，再加入有機(jī)萃取劑己燒80 yL，然后對(duì)其震蕩萃?。?br> (7)對(duì)萃取液進(jìn)行離心2min后，取其有機(jī)層溶液；
(8)取10yL有機(jī)層溶液滴加到步驟(3)中制備的SERS基底上，利用拉曼光譜儀對(duì)其進(jìn)行SERS檢測(cè)并記錄SERS強(qiáng)度，重復(fù)測(cè)試八次，再將測(cè)得的各SERS強(qiáng)度代入線性曲線，與標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)照來(lái)確定毒品的類別和濃度。
[0039]
實(shí)施例3
(1)將硅片依次經(jīng)過(guò)王水、食人魚洗液的浸泡處理后，再用大量的超純水洗凈后，用氮?dú)獯蹈芍频酶蓛舻墓杵?br> (2)先將粒徑為50nm的金納米溶膠中加入十六烷基三甲基溴化銨溶液，離心去除多余的表面活性劑，得自組裝金納米溶膠材料；
(3)將自組裝金納米溶膠材料滴到經(jīng)(I)處理后的硅片上，待其自然干燥后得SERS基底；
(4)取含毒品的血清0.8mL于1.5 mL離心管中，并向血清中加入丙酮 600 yL，搖均；
(5)離心2min后取上層清液I mL于另一干凈的離心管中。
[0040](6)向上述離心管中加入氫氧化鉀50 yL，再加入有機(jī)萃取劑乙醚100 yL，然后對(duì)其震蕩萃??；
(7)對(duì)萃取液進(jìn)行離心2min后，取其有機(jī)層溶液；
(8)取10yL有機(jī)層溶液滴加到步驟(3)中制備的SERS基底上，利用拉曼光譜儀對(duì)其進(jìn)行SERS檢測(cè)并記錄SERS強(qiáng)度，重復(fù)測(cè)試八次，再將測(cè)得的各SERS強(qiáng)度代入線性曲線，與標(biāo)準(zhǔn)樣品對(duì)照來(lái)確定毒品的類別和濃度。
[0041]
實(shí)施例4
分別配制濃度為50ppm、40ppm、30ppm、20ppm和1ppm的鹽酸可卡因各0.4mL于I mL離心管中，然后向每個(gè)離心管分別加入尿樣0.4mL，按照實(shí)施例1進(jìn)行預(yù)處理，然后得到每個(gè)濃度下的SERS光譜，如圖2中A所示。然后以1000 cm—1強(qiáng)度對(duì)應(yīng)尿樣中鹽酸可卡因的濃度進(jìn)行線性回歸，得到線性回歸方程如圖2中B所示。從圖2中A可以看出每個(gè)濃度下鹽酸可卡因的SERS的指紋峰都清晰可見，信號(hào)強(qiáng)度較好。從圖2中B得到的強(qiáng)度Iiqqq = 99.54 * Ccoc +107.27，相關(guān)系數(shù)達(dá)到0.9897。
[0042]在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)均仍在本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍內(nèi)且屬于要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于表面增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)檢測(cè)人體體液毒品的方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)準(zhǔn)備一片硅片，清洗干凈后備用； (2)合成具有SERS活性的金納米溶膠； (3)將金納米溶膠與表面活性劑進(jìn)行混合，然后對(duì)混合物進(jìn)行離心清洗，得自組裝金納米溶膠材料； (4)將自組裝金納米溶膠材料滴在經(jīng)步驟(I)處理后的硅片上，干燥后得SERS基底； (5 )取人體體液，向其中加入試劑一有機(jī)溶液，混均后離心，取上層清液； (6 )向上層清液中加入試劑二堿溶液，搖勻后再加入試劑三有機(jī)萃取劑，震蕩萃取； (7)對(duì)萃取液進(jìn)行離心后，取其有機(jī)層溶液； (8)將有機(jī)層溶液滴加到步驟(4)中的SERS基底上，利用拉曼光譜儀進(jìn)行SERS檢測(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(I)中硅片是指先經(jīng)新鮮王水浸泡至少2 h后洗凈，再用食人魚洗液浸泡I h去除表面的有機(jī)物，然后用大量的超純水清洗后用氮?dú)獯蹈?，備用?.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(2)中金納米溶膠的合成方法為:把檸檬酸鈉溶液加入到蒸餾水中，煮沸后，加入氯金酸溶液作為還原劑，得到了金納米種子;然后將反應(yīng)溫度降至90 °C，再分別加入檸檬酸鈉溶液和氯金酸溶液，得到更大尺寸的金納米溶膠顆粒。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(3)中表面活性劑選自十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨或聚乙烯吡絡(luò)烷酮中的一種或兩種。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(5)中人體體液為尿液、血清或唾液;所述試劑一有機(jī)溶液為醇類或酮類中的一種;所述試劑一的加入量為每0.8 mL人體體液中加入0.2 -0.6 mL。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:所述血清是經(jīng)血液靜置凝固后取其上層清液獲得。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(6)中上層清液每ImL分別加入試劑二為10-100 yL、試劑三為50-100 yL； 所述試劑二堿溶液為強(qiáng)堿溶液、強(qiáng)堿弱酸鹽、弱堿性溶液中的一種； 所述試劑三有機(jī)萃取劑選自脂肪烴類、脂環(huán)烴類、氯化烴類、醚類、脂類中的一種。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述步驟(8)中拉曼光譜儀的激發(fā)光波長(zhǎng)為633 nm。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述人體體液中毒品包括苯丙胺類、可卡因、嗎啡類、可待因、鹽酸罌栗堿、巴比妥類、大麻、四氫大麻酚、那可汀、咖啡因、鹽酸氯胺酮、杜冷丁、美沙酮、氯氮平、地芬諾酯、咖啡因、丁卡因、安定、去甲羥基安定、舒樂(lè)安定、利眠寧、阿普唑倉(cāng)、三唑倉(cāng)、勞拉西泮或芬氟拉明。
【文檔編號(hào)】G01N21/65GK106053426SQ201610317610
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年5月13日
【發(fā)明人】楊良保, 孟娟, 劉錦淮
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院