專利名稱：基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光pH傳感器及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于微米/納米結(jié)構(gòu)的熒光化學(xué)傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種基于鍺的微米 /納米錐陣列的熒光PH傳感器及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
細(xì)胞內(nèi)的pH是反映細(xì)胞代謝變化的一個(gè)重要的生理學(xué)參數(shù)，準(zhǔn)確地、動(dòng)態(tài)地、無損傷地觀測完整活細(xì)胞內(nèi)的PH及其變化對于深入開展細(xì)胞代謝及相關(guān)作用機(jī)制研究具有重要的意義。目前一些用于活細(xì)胞內(nèi)的PH測定主要使用微電極法、熒光染色法、核磁共振法等。其中核磁共振法使用的儀器昂貴，應(yīng)用較少。微電極法由于需要參比電極，容易機(jī)械地或化學(xué)地?fù)p傷或破壞細(xì)胞，并引起細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境的變化。熒光染色法由于熒光檢測靈敏度高、儀器簡單，廣泛用于細(xì)胞內(nèi)的PH的傳感。但是，目前使用的熒光染料需要能夠透過細(xì)胞膜，這大大限制了這些傳感器在實(shí)際中的應(yīng)用。如何改善傳感器的結(jié)構(gòu)，使其不用酯化就能進(jìn)入細(xì)胞成為目前研究的重點(diǎn)。近幾年來，微米和納米科學(xué)技術(shù)的蓬勃發(fā)展為提高生物傳感器性能提供了新的機(jī)遇和手段，特別是隨著一維結(jié)構(gòu)可控制備技術(shù)的不斷完善，為單細(xì)胞內(nèi)特定部位組分的檢測提供了新的傳感材料。微米和納米結(jié)構(gòu)由于比表面積大，作為檢測器件的探針，同樣大小的傳感器能夠附載更多的傳感分子，因而可以大大增強(qiáng)檢測信號(hào)的強(qiáng)度，降低對檢測儀器靈敏度的要求。尤其是可以通過物理辦法將傳感分子帶入細(xì)胞特定位置，大大簡化了傳統(tǒng)方法中對傳感分子的透膜性及靶向性的要求。同時(shí)，在對細(xì)胞進(jìn)行PH檢測的過程中，微米/納米錐陣列可以插入到細(xì)胞內(nèi)部，起到固定細(xì)胞的作用，因而可以很容易地實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞的定位和對細(xì)胞內(nèi)部PH值的實(shí)時(shí)檢測。這大大降低了對細(xì)胞內(nèi)部 PH值檢測的難度和成本。有文獻(xiàn)用硅納米線陣列實(shí)現(xiàn)了對細(xì)胞的固定，但是可用于細(xì)胞檢測的稀疏的硅納米線陣列的制備需要利用模板和光刻技術(shù)，這需要較為昂貴的設(shè)備，增加了制備的難度和成本。鍺可以用化學(xué)刻蝕法得到符合要求的微米/納米錐陣列，簡便經(jīng)濟(jì)， 且鍺通常狀態(tài)下穩(wěn)定無毒，生物兼容性好，這些特點(diǎn)使得鍺的微米/納米錐陣列非常適合做為檢測微量溶液或細(xì)胞內(nèi)部PH值的傳感器基底。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可以用于測量微量溶液及細(xì)胞內(nèi)部pH值的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器。本發(fā)明是先對基于化學(xué)刻蝕方法得到的鍺的微米/納米錐陣列進(jìn)行表面等離子體處理，使其表面活化；然后再用對PH敏感的氨基熒光素化學(xué)共價(jià)修飾等離子體處理過的微米/納米錐陣列表面，得到基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器。本發(fā)明的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器是由以下方法制備得到的1)鍺的微米/納米錐陣列的表面等離子體處理將清洗(可用蒸餾水超聲清洗)干凈的鍺的微米/納米錐陣列，置于氧氣含量為10 100%，電壓為100 500伏的氧等離子體中進(jìn)行處理(一般處理時(shí)間為30秒 5分鐘)；2)鍺的微米/納米錐陣列的表面修飾將步驟1)得到的經(jīng)氧等離子體處理過的干燥的鍺的微米/納米錐陣列，加入到惰性氣體保護(hù)下的含有0. 1 30mM的3-氨丙基三乙氧基硅烷的無水甲苯溶液中，于溫度為 25 110°C下進(jìn)行回流處理(一般回流處理的時(shí)間為8 48小時(shí))；室溫下取出鍺的微米 /納米錐陣列，用有機(jī)溶劑反復(fù)沖洗去除表面未反應(yīng)的3-氨丙基三乙氧基硅烷，之后浸入到質(zhì)量濃度為30 50%的戊二醛水溶液中(一般在該戊二醛水溶液中保持5分鐘 12小時(shí))；取出鍺的微米/納米錐陣列，用有機(jī)溶劑沖洗后浸入到含有1 50mM的氨基熒光素的有機(jī)溶劑中(一般在該氨基熒光素的有機(jī)溶劑中保持30分鐘 6小時(shí))；取出鍺的微米 /納米錐陣列，用無水乙醇沖洗后浸入到含有1 5mM的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中，在溫度為40 60°C的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中進(jìn)行處理(一般處理時(shí)間為2 12小時(shí))； 取出鍺的微米/納米錐陣列并用有機(jī)溶劑沖洗，即得到本發(fā)明的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器。步驟2)所述的無水甲苯優(yōu)選是新蒸的無水甲苯。步驟2)所述的有機(jī)溶劑是常用的有機(jī)溶劑，如甲醇、乙醇或丙酮等。步驟2)所述的3-氨丙基三乙氧基硅烷和戊二醛是作為連接體，將氨基熒光素分子共價(jià)連接到鍺的微米/納米錐陣列表面。步驟2)所述的醋酸硼氫化鈉的作用是還原連接體中的碳氮雙鍵，使共價(jià)連接更穩(wěn)定。所述的鍺的微米/納米錐陣列是由多個(gè)鍺的微米/納米錐構(gòu)成(如圖1所示)，其中，陣列中的鍺的微米/納米錐的長度為5 40 μ m，尖端的直徑為50 lOOnm。所述的鍺的微米/納米錐陣列可用化學(xué)刻蝕法制備得到，該方法包括以下步驟(1)配制含有氫氟酸和雙氧水的水溶液作為刻蝕溶液；(2)將清洗(優(yōu)選用無水乙醇和蒸餾水超聲清洗)過的單晶鍺片浸入到盛有步驟 (1)得到的刻蝕溶液的密閉容器中；密閉容器中的刻蝕溶液的加入量一般為密閉容器的容積量的50 90% ；(3)將步驟(2)盛有刻蝕溶液的密閉容器放入到恒溫水浴槽中，在溫度為O 60°C下處理12 24小時(shí)；取出鍺片，用蒸餾水沖洗后自然晾干；(4)將步驟(3)晾干的鍺片在氫氣氣氛中，于溫度為540 600°C下退火還原2 5小時(shí)，即得到由多個(gè)鍺的微米/納米錐構(gòu)成的鍺的微米/納米錐陣列；其中鍺的微米/ 納米錐的長度為5 40 μ m，尖端的直徑為50 lOOnm。步驟(1)所述的刻蝕溶液中的氫氟酸的濃度為2 15M，雙氧水的濃度為0. 01 0. 4M。步驟(2)所述的單晶鍺片的晶向?yàn)?lt;100>、<110>或<111>。步驟⑵所述的密閉容器是不與HF酸溶液反應(yīng)的容器，可以是20 IOOmL的塑料離心管、20 IOOmL的塑料瓶或水熱反應(yīng)釜。本發(fā)明的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光pH傳感器可用于溶液及細(xì)胞內(nèi)部的 PH值的實(shí)時(shí)檢測。
將基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器與待檢測的化學(xué)溶液接觸，或?qū)⒋龣z測的細(xì)胞培養(yǎng)在基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器上，通過激發(fā)裝置(如汞燈、氙燈或激光器)和熒光檢測裝置(如熒光顯微鏡)檢測修飾在鍺的微米/納米錐陣列表面的氨基熒光素的熒光強(qiáng)度變化，實(shí)現(xiàn)溶液PH值或細(xì)胞內(nèi)部的pH值的檢測。所述的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器，其傳感范圍為pH = 4 9。在對本發(fā)明的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光pH傳感器進(jìn)行測試時(shí)，可以是將不同PH值的緩沖溶液(pH = 4 9)用移液槍滴在同一樣品切割成的不同小樣品上，也可以是用待測量的PH值的緩沖溶液浸泡同一樣品，也可以是將待測的細(xì)胞在基于鍺的微米/ 納米錐陣列的熒光PH傳感器的表面培養(yǎng)后進(jìn)行測試。用熒光顯微鏡進(jìn)行熒光強(qiáng)度的觀察， 并進(jìn)行拍照，對熒光進(jìn)行積分量化對比熒光強(qiáng)度。所用的激發(fā)光源為汞燈、氙燈(激發(fā)波長為470 495nm)或488nm激光器，發(fā)射光為綠光。本發(fā)明中的鍺的微米/納米錐陣列的制備方法工藝簡單，不需要高溫和金屬催化劑，常壓下即可進(jìn)行，為制備鍺的微觀結(jié)構(gòu)提供了一種簡單經(jīng)濟(jì)的方法。單晶鍺片放入刻蝕溶液中后，在氫氟酸的作用下會(huì)溶解形成一些凹槽，這些凹槽的底部更容易得到鍺片內(nèi)部的空穴，在空穴的促進(jìn)作用下凹槽底部的溶解速度加快，凹槽相互交叉連接把鍺片表面劃分成很多獨(dú)立的小島。與此同時(shí)，由于空穴的消耗，表面沒有形成凹槽的地方溶解變慢，并在雙氧水的作用下形成一層溶解更緩慢的低價(jià)鍺的氧化物，使小島表面的溶解進(jìn)一步受到抑制，最終這些獨(dú)立的小島就形成錐狀結(jié)構(gòu)。通過改變刻蝕溶液中的氫氟酸和雙氧水的濃度和溫度，能夠控制凹槽底部和小島表面低價(jià)氧化鍺的溶解速度，因而，可以在很大的范圍內(nèi)對鍺的微米/納米錐的長徑比進(jìn)行調(diào)節(jié)。


圖1.本發(fā)明實(shí)施例1的鍺的微米/納米錐陣列的電子掃描照片。圖2.本發(fā)明的鍺的微米/納米錐陣列的表面修飾及熒光強(qiáng)度變化示意圖。圖3.本發(fā)明實(shí)施例1的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器在不同pH 值下的熒光照片的對比。圖4.本發(fā)明實(shí)施例1的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器在不同pH 值下的相對熒光強(qiáng)度變化。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1(1)配制含有5M氫氟酸和0.05M雙氧水的水溶液作為刻蝕溶液，在50mL塑料離心管中加入是塑料離心管容積量50%的上述刻蝕溶液；將晶向?yàn)?lt;100>的單晶鍺切成 IOmmXlOmm的小塊，然后用無水乙醇和蒸餾水超聲清洗，將清洗后的單晶鍺片浸入到上述離心管中的刻蝕溶液中；將盛有刻蝕溶液的上述離心管放入到恒溫水浴槽中，在溫度為 20°C的恒溫水浴中處理12小時(shí)；取出鍺片后用蒸餾水沖洗后自然晾干；最后在氫氣氣氛下，于常壓、溫度為550°C下退火還原4小時(shí)，即得到由多個(gè)鍺的微米/納米錐構(gòu)成的鍺的微米/納米錐陣列，其中，陣列中的鍺的微米/納米錐的長度為8 μ m,尖端的直徑為50 lOOnm。圖1是本實(shí)施例的鍺的微米/納米錐陣列的電子顯微鏡照片。
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(2)將步驟(1)得到的鍺的微米/納米錐陣列用蒸餾水超聲清洗干凈后，置于氧氣含量為30%，電壓為100伏的氧等離子體中進(jìn)行處理30秒。(3)將步驟(2)得到的經(jīng)氧等離子體處理過的干燥的鍺的微米/納米錐陣列； 加入到氮?dú)獗Ｗo(hù)下的含有0. ImM的3-氨丙基三乙氧基硅烷的無水甲苯溶液中，于溫度為 110°C下進(jìn)行回流處理8小時(shí)；溫度降至室溫，取出鍺的微米/納米錐陣列，用無水乙醇反復(fù)沖洗表面未反應(yīng)的3-氨丙基三乙氧基硅烷，之后浸入到質(zhì)量濃度為50 %的戊二醛水溶液中，室溫保持5分鐘；取出鍺的微米/納米錐陣列，用無水乙醇沖洗后浸入到含有50mM的氨基熒光素的無水乙醇溶液中，室溫下保持30分鐘；取出鍺的微米/納米錐陣列，用無水乙醇沖洗后浸入到含有ImM的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中，在溫度為50°C的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中進(jìn)行處理12小時(shí)；取出鍺的微米/納米錐陣列并用乙醇沖洗，即得到基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器。鍺的微米/納米錐陣列的表面修飾及熒光強(qiáng)度變化示意圖請參見圖2。將上述制備得到的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器裁剪成6塊樣品， 分別將用不同比例的臨苯二甲酸氫鉀和四硼酸鈉配制的不同的PH值的緩沖水溶液滴在上述不同的樣品上，用氙燈光源的470 495nm的光激發(fā)，用熒光顯微鏡觀察鍺的微米/納米錐陣列的表面修飾的氨基熒光素的熒光強(qiáng)度的變化并拍照，通過測量熒光強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)對溶液 PH值的檢測。熒光強(qiáng)度隨溶液pH值的增加而增強(qiáng)。如圖3所示，本實(shí)施例的熒光pH傳感器的熒光強(qiáng)度隨pH的變化照片。圖4給出了本實(shí)施例中熒光強(qiáng)度與pH的關(guān)系。實(shí)施例2(1)配制含有7M氫氟酸和0.05M雙氧水的水溶液作為刻蝕溶液，在50mL塑料離心管中加入是塑料離心管容積量70%的上述刻蝕溶液；將晶向?yàn)?lt;100>的單晶鍺切成 5mmX 5mm的小塊，然后用無水乙醇和蒸餾水超聲清洗，將清洗后的單晶鍺片浸入到上述離心管中的刻蝕溶液中；將盛有刻蝕溶液的上述離心管放入到恒溫水浴槽中，在溫度為60°C 的恒溫水浴中處理M小時(shí)；取出鍺片后用蒸餾水沖洗后自然晾干；最后在氫氣氣氛下，于常壓、溫度為540°C下退火還原4小時(shí)，即得到由多個(gè)鍺的微米/納米錐構(gòu)成的鍺的微米/ 納米錐陣列，其中，陣列中的鍺的微米/納米錐的長度為40 μ m，尖端的直徑為50 lOOnm。(2)將步驟(1)得到的鍺的微米/納米錐陣列用蒸餾水超聲清洗干凈后，置于氧氣含量為100%，電壓為200伏的氧等離子體中進(jìn)行處理5分鐘。(3)將步驟( 得到的經(jīng)氧等離子體處理過的干燥的鍺的微米/納米錐陣列；加入到氮?dú)獗Ｗo(hù)下的含有ImM的3-氨丙基三乙氧基硅烷的無水甲苯溶液中，于溫度為90°C 下進(jìn)行回流處理8小時(shí)；溫度降至室溫，取出鍺的微米/納米錐陣列，用丙酮反復(fù)沖洗表面未反應(yīng)的3-氨丙基三乙氧基硅烷，之后浸入到質(zhì)量濃度為40%的戊二醛水溶液中，室溫保持2小時(shí)；取出鍺的微米/納米錐陣列，用無水乙醇沖洗后浸入到含有IOmM的氨基熒光素的無水乙醇溶液中，室溫下保持3小時(shí)；取出鍺的微米/納米錐陣列，用丙酮沖洗后浸入到含有ImM的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中，在溫度為50°C的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中進(jìn)行處理6小時(shí)；取出鍺的微米/納米錐陣列并用乙醇沖洗，即得到基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器。分別將用不同比例的臨苯二甲酸氫鉀和四硼酸鈉配制的不同的pH值的緩沖水溶液滴在上述樣品上，用氙燈光源的470 495nm的光激發(fā)，用熒光顯微鏡觀察鍺的微米/納米錐陣列的表面修飾的氨基熒光素的熒光強(qiáng)度的變化并拍照，通過測量熒光強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)對溶液PH值的檢測。熒光強(qiáng)度隨溶液pH值的增加而增強(qiáng)。實(shí)施例3(1)配制含有15M氫氟酸和0.4M雙氧水的水溶液作為刻蝕溶液，在50mL塑料離心管中加入是塑料離心管容積量80%的上述刻蝕溶液；將晶向?yàn)?lt;110>的單晶鍺切成 5mmX5mm的小塊，然后用無水乙醇和蒸餾水超聲清洗，將清洗后的單晶鍺片浸入到上述離心管中的刻蝕溶液中；將盛有刻蝕溶液的上述離心管放入到恒溫水浴槽中，在溫度為30°C 的恒溫水浴中處理M小時(shí)；取出鍺片后用蒸餾水沖洗后自然晾干；最后在氫氣氣氛下，于常壓、溫度為600°C下退火還原4小時(shí)，即得到由多個(gè)鍺的微米/納米錐構(gòu)成的鍺的微米/ 納米錐陣列，其中，陣列中的鍺的微米/納米錐的長度為20 μ m，尖端的直徑為50 lOOnm。(2)將步驟(1)得到的鍺的微米/納米錐陣列用蒸餾水超聲清洗干凈后，置于氧氣含量為10%，電壓為500伏的氧等離子體中進(jìn)行處理60秒鐘。(3)將步驟( 得到的經(jīng)氧等離子體處理過的干燥的鍺的微米/納米錐陣列；加入到氮?dú)獗Ｗo(hù)下的含有5mM的3-氨丙基三乙氧基硅烷的無水甲苯溶液中，于溫度為25V 下進(jìn)行回流處理48小時(shí)；溫度降至室溫，取出鍺的微米/納米錐陣列，用無水乙醇反復(fù)沖洗表面未反應(yīng)的3-氨丙基三乙氧基硅烷，之后浸入到質(zhì)量濃度為50%的戊二醛水溶液中，室溫保持5小時(shí)；取出鍺的微米/納米錐陣列，用甲醇沖洗后浸入到含有IOmM的氨基熒光素的丙酮溶液中，室溫下保持2小時(shí)；取出鍺的微米/納米錐陣列，用甲醇沖洗后浸入到含有 2mM的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中，在溫度為40°C的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中進(jìn)行處理 4小時(shí)；取出鍺的微米/納米錐陣列并用甲醇沖洗，即得到基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器。分別將用不同比例的臨苯二甲酸氫鉀和四硼酸鈉配制的不同的pH值的緩沖水溶液滴在上述樣品上，用汞燈光源激發(fā)，用熒光顯微鏡觀察鍺的微米/納米錐陣列的表面修飾的氨基熒光素的熒光強(qiáng)度的變化并拍照，通過測量熒光強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)對溶液PH的檢測。實(shí)施例4(1)配制含有2M氫氟酸和0. OlM雙氧水的水溶液作為刻蝕溶液，在50mL塑料離心管中加入是塑料離心管容積量90%的上述刻蝕溶液；將晶向?yàn)?lt;111>的單晶鍺切成 IOmmXlOmm的小塊，然后用無水乙醇和蒸餾水超聲清洗，將清洗后的單晶鍺片浸入到上述離心管中的刻蝕溶液中；將盛有刻蝕溶液的上述離心管放入到恒溫水浴槽中，在溫度為 50°C的恒溫水浴中處理20小時(shí)；取出鍺片后用蒸餾水沖洗后自然晾干；最后在氫氣氣氛下，于常壓、溫度為600°C下退火還原4小時(shí)，即得到由多個(gè)鍺的微米/納米錐構(gòu)成的鍺的微米/納米錐陣列，其中，陣列中的鍺的微米/納米錐的長度為5 μ m,尖端的直徑為50 IOOnm0(2)將步驟(1)得到的鍺的微米/納米錐陣列用蒸餾水超聲清洗干凈后，置于氧氣含量為50%，電壓為100伏的氧等離子體中進(jìn)行處理30秒鐘。(3)將步驟( 得到的經(jīng)氧等離子體處理過的干燥的鍺的微米/納米錐陣列；加入到氮?dú)獗Ｗo(hù)下的含有30mM的3-氨丙基三乙氧基硅烷的無水甲苯溶液中，于溫度為90°C 下進(jìn)行回流處理M小時(shí)；溫度降至室溫，取出鍺的微米/納米錐陣列，用無水乙醇反復(fù)沖洗
8表面未反應(yīng)的3-氨丙基三乙氧基硅烷，之后浸入到質(zhì)量濃度為50%的戊二醛水溶液中，室溫保持12小時(shí)；取出鍺的微米/納米錐陣列，用甲醇沖洗后浸入到含有ImM的氨基熒光素的丙酮溶液中，室溫下保持6小時(shí)；取出鍺的微米/納米錐陣列，用甲醇沖洗后浸入到含有 2mM的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中，在溫度為60°C的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中進(jìn)行處理 2小時(shí)；取出鍺的微米/納米錐陣列并用甲醇沖洗，即得到基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器。 分別將用不同比例的臨苯二甲酸氫鉀和四硼酸鈉配制的不同的pH值的緩沖水溶液滴在上述樣品上，用488nm的激光器激發(fā)，用熒光顯微鏡觀察鍺的微米/納米錐陣列的表面修飾的氨基熒光素的熒光強(qiáng)度的變化并拍照，通過測量熒光強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)對溶液PH值的檢測。
權(quán)利要求
1.一種基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器，其特征是，所述的熒光pH傳感器是由以下方法制備得到的1)鍺的微米/納米錐陣列的表面等離子體處理將清洗干凈的鍺的微米/納米錐陣列，置于氧氣含量為10 100%，電壓為100 500 伏的氧等離子體中進(jìn)行處理；2)鍺的微米/納米錐陣列的表面修飾將步驟1)得到的經(jīng)氧等離子體處理過的干燥的鍺的微米/納米錐陣列，加入到惰性氣體保護(hù)下的含有0. 1 30mM的3-氨丙基三乙氧基硅烷的無水甲苯溶液中，于溫度為25 110°C下進(jìn)行回流處理；室溫下取出鍺的微米/納米錐陣列，用有機(jī)溶劑反復(fù)沖洗去除表面未反應(yīng)的3-氨丙基三乙氧基硅烷，之后浸入到質(zhì)量濃度為30 50%的戊二醛水溶液中； 取出鍺的微米/納米錐陣列，用有機(jī)溶劑沖洗后浸入到含有1 50mM的氨基熒光素的有機(jī)溶劑中；取出鍺的微米/納米錐陣列，用無水乙醇沖洗后浸入到含有1 5mM的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中，在溫度為40 60°C的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中進(jìn)行處理；取出鍺的微米/納米錐陣列并用有機(jī)溶劑沖洗，得到基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器，其特征是所述的于溫度為25 110°C下進(jìn)行回流處理的時(shí)間為8 48小時(shí)；所述的浸入到質(zhì)量濃度為30 50%的戊二醛水溶液中的時(shí)間為5分鐘 12小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器，其特征是所述的浸入到含有1 50mM的氨基熒光素的有機(jī)溶劑中的時(shí)間為30分鐘 6小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器，其特征是所述的在溫度為40 60°C的醋酸硼氫化鈉的乙醇溶液中進(jìn)行處理的時(shí)間為2 12小時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光pH傳感器，其特征是所述的有機(jī)溶劑是甲醇、乙醇或丙酮。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器，其特征是所述的鍺的微米/納米錐陣列中的鍺的微米/納米錐的長度為5 40 μ m，尖端的直徑為50 IOOnm0
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光pH傳感器，其特征是所述的鍺的微米/納米錐陣列是由以下方法制備得到的(1)配制含有氫氟酸和雙氧水的水溶液作為刻蝕溶液；(2)將清洗過的單晶鍺片浸入到盛有步驟(1)得到的刻蝕溶液的密閉容器中；(3)將步驟(2)盛有刻蝕溶液的密閉容器放入到恒溫水浴槽中，在溫度為0 60°C下處理12 24小時(shí)；取出鍺片，用蒸餾水沖洗后自然晾干；(4)將步驟(3)晾干的鍺片在氫氣氣氛中，于溫度為540 600°C下退火還原2 5小時(shí)，得到由多個(gè)鍺的微米/納米錐構(gòu)成的鍺的微米/納米錐陣列；其中，鍺的微米/納米錐的長度為5 40 μ m，尖端的直徑為50 IOOnm ；步驟(1)所述的刻蝕溶液中的氫氟酸的濃度為2 15M，雙氧水的濃度為0.01 0. 4M。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光pH傳感器，其特征是步驟(2)所述的單晶鍺片的晶向?yàn)?lt;100>、<110>或<111>。
9.一種根據(jù)權(quán)利要求1 8任意一項(xiàng)所述的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光pH傳感器的應(yīng)用，其特征是將基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光pH傳感器與待檢測的化學(xué)溶液接觸，或?qū)⒋龣z測的細(xì)胞培養(yǎng)在基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器上，通過激發(fā)裝置和熒光檢測裝置檢測修飾在鍺的微米/納米錐陣列表面的氨基熒光素的熒光強(qiáng)度變化，實(shí)現(xiàn)溶液PH值或細(xì)胞內(nèi)部的pH值的檢測。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器的應(yīng)用，其特征是所述的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光PH傳感器，其傳感范圍為pH = 4 9。
全文摘要
本發(fā)明屬于微米/納米結(jié)構(gòu)的熒光化學(xué)傳感器領(lǐng)域，特別涉及一種基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光pH傳感器及應(yīng)用。本發(fā)明是先對基于化學(xué)刻蝕方法得到的鍺的微米/納米錐陣列進(jìn)行表面等離子體處理，使其表面活化；然后再用對pH敏感的氨基熒光素化學(xué)共價(jià)修飾等離子體處理過的微米/納米錐陣列表面，得到基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光pH傳感器。本發(fā)明的基于鍺的微米/納米錐陣列的熒光pH傳感器可用于溶液及細(xì)胞內(nèi)部的pH值的實(shí)時(shí)檢測。
文檔編號(hào)G01N21/64GK102353664SQ20111019154
公開日2012年2月15日 申請日期2011年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月8日
發(fā)明者佘廣為, 劉運(yùn)宇, 師文生, 穆麗璇, 苗榮 申請人:中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所