应用于现场毒品检测的表面增强拉曼光谱技术的研究

摘要

毒品的滥用成瘾与流行，已成为当今世界日益严峻的问题，因此毒品的检测对于打击毒品犯罪、抑制毒品的流行具有非常重要的意义，而在吸毒犯罪场所实现对毒品的检测，可以为执法人员提供直接的证据。现场的检测包括对缴获毒品确认和人体体液中毒品的检测。近年来，由于表面增强拉曼光谱(SERS)技术可以进行无损、超灵敏的检测而一直备受关注，现在已经广泛应用在生物传感，监测微观化学行为和单分子检测等领域。但是目前SERS技术主要应用于实验室的基础研究，对于毒品的检测也是如此。如何将SERS技术应用于现场的检测，需要满足以下三点:一是制备的基底要简单便于携带，二是所用仪器小型化，三是检测结果易分析。本论文就围绕以上几点展开研究。
　　首先，简单回顾了SERS的发展历程、增强机制、目前主要的应用领域以及毒品的检测方法。由于现场的实际应用中需要低成本便于携带的SERS基底，我们也重点介绍了从传统的硅片、玻璃片基底，过渡到纸质的实用化的SERS基底的最新进展。
　　第二章研究了打印的纸质SERS基底应用于模拟犯罪现场常见毒品的检测。详细探讨了打印的次数、纸质的选择、纸张的修饰等条件，考察了打印纸质SERS基底的灵敏性、均一性和稳定性，并重点研究了该基底对模拟毒品的现场检测
　　第三章研究了利用快速简单制备组装的金纳米棒检测人体尿液中毒品。为了匹配便携拉曼仪的激发波长，首先选择长径比合适的金纳米棒，然后利用mPEG-SH修饰的方法对其进行组装。结合课题组发明的超灵敏性和高稳定性D-SERS检测方法，实现了尿液中冰毒和摇头丸以及其混合物的超灵敏检测且SERS信号的重现性高。
　　第四章中，我们借助了支持向量机（SVM）的方法，将不含毒品和含有不同毒品的样品进行分类，建立数据库。将未知样品的数据与数据库比对，得出判别的结果。我们利用这种方法成功地检测出真实吸毒者的尿样中所含的毒品，且准确率很高。从而实现对毒品检测结果的可视化研究
　　通过上述研究，实现了现场以及人体中毒品的快速检测，同时也推动了SERS技术在实际应用领域的发展。最后，我们对已开展的毒品检测工作进行了总结，并对以后要开展的工作提出展望。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 表面增强拉曼光谱(SERS)概述

1．1．1 表面增强拉曼散射(SERS)概念

1．1．2 表面增强拉曼散射的增强机制

1．2 表面增强拉曼光谱(SERS)的应用

1．2．1 SERS在生命科学领域的应用

1．2．2 SERS在公共安全领域的应用

1．2．3 SERS在文物鉴定方面的应用

1．3 SERS基底的研究进展

1．3．1 用于基础研究的基底

1．3．2 用于实际应用的基底

1．4 毒品检测方法概述

1．4．1 常见毒品简介

1．4．2 毒品常见的检测方法

1．4．3 SERS用于毒品检测的研究进展

1．5 动态表面增强拉曼光谱(D-SERS)简介

1．6 本论文选题及主要内容

参考文献

第2章 打印纸质SERS基底设计、性能及其对毒品的模拟现场检测

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要实验试剂

2．2．2 实验装置

2．2．3 主要表征仪器

2．2．4 打印纸质SERS基底的制备

2．3 结果讨论及分析

2．3．1 打印纸张的选择

2．3．2 打印条件的优化

2．3．3 打印滤纸预处理

2．3．4 打印纸质SERS基底性能的研究

2．3．5 打印纸质SERS基底检测毒品

2．4 本章小结

参考文献

第3章 快速成膜的自组装AuNRs现场检测尿液中的毒品

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要试剂

3．2．2 主要表征仪器

3．2．3 Au纳米棒的合成

3．2．4 Au纳米棒的组装

3．2．5 尿液样品的制备

3．3 结果讨论及分析

3．3．1 金纳米棒的合成及光学表征

3．3．2 金纳米棒的组装及光学表征

3．3．3 组装的金纳米棒的性能研究

3．3．4 D-SERS检测尿液中的毒品

3．4 本章小结

参考文献

第4章 人体尿液中毒品检测的可视化研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要试剂

4．2．2 主要表征仪器

4．2．3 Au纳米棒的合成及组装

4．2．4 尿液样品的制备

4．3 实验设计思路

4．4 结果与讨论

4．4．1 支持向量机SVM简介

4．4．2 支持向量机SVM对模拟尿样的分类研究

4．4．3 支持向量机SVM对真实吸毒者尿样的检测

4．4．4 检测结果可视化的实现

4．5 本章小结

参考文献

全文总结

致谢

攻读硕士期间发表的论文和专利