Способ распознавания структуры и ингредиентов вещества

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 1)5 6 01 й 21/65 БРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1 тификации и определения состава низкомолекулярных веществ методом комбинационного рассеяния, Цель - повышение чувствительности распознавания. На подложку, в качестве которой используется ядерный фильтр, осаждают исследуемое вещество. На фильтр наносится пленка серебра с острийной структурой. Острия обращены внутрь пор. Плотность пор в фильтре в пределах 10 10 пор/см, Об 1 Олучение в видимом диапазоне ведут со стороны серебряной пленки и снимают спектры комбинационного рассеяния, Пленку серебра наносят напылением в вакууме под заданным углом на ядерный фильтр. Исследуемое вещество осаждают прокачиванием жидкости или газа, содержащего зто вещество. сквозь поры ядерного фильтра. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.(56) Патент США М 4674 878,кл, 6 01 й 21/65, 1987.Ргап 3 с Я, АррИса 11 опз оФ 1 пФгагеб, Яааап,апб гезопапзе Яавап зрес 1 гозсору 1 пЫосЬегп 1 з 1 гу, Репот Ргезз, 1 ч-У апб1 опбоп. 1983.(54) СПОСОБ РАСПОЗНАВАНИЯ СТРУКТУРЫ И ИНГРЕДИЕНТОВ ВЕЩЕСТВА(57) Изобретение может быть использованодля распознавания структур молекул, иденНа фигурах показаны ядерный фильтр 1, поры цилиндрической или конической формы 2 в ядерном фильтре, держатель для напыления слоя серебра 3, направление и ось вращения фильтра в процессе напыления серебра 4, напиленная пленка серебра 5, направление напыления серебра б, угол между направлением напыления серебра и осью вращения фильтра 10, граница пленки металла с острой кромкой 7, подача газа в устройство для осаждения пробы 8, корпус устройства для осаждения пробы 9, раствор исследуемого вещества 10, слив фильтрата 11, позиция, в которую устанавливается подложка с пробой 12, оптический квантоИзобретение относится.к аналитическому приборостроению и может быть использовано для распознавания структуры молекул, идентификации и определения состава низкомолекулярных и высокомолекулярных веществ методом комбинационного рассеяния.Целью изобретения является повышение чувствительности измерений при распознавании структуры и ингредиентов вещества,На фиг.1 показана схема напыления серебра на поверхность ядерного фильтра; на фиг,2 - схема осаждения исследуемого вещества; на фиг.3 - схема измерений,ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ И 1673929 А 1вый генератор (ОКГ) 13, монохроматор 14, регистрирующее устройство 15. Ядерный фильтр 1 с порами в форме цилиндров или конусов 2 закрепляется в держателе 3, вращающегося вокруг оси 4. Слой серебра 5 наносится термическим напылением в вакууме, при этом поток напыляемого металла 6 направляют под заданным углом р к поверхности ядерного фильтра, При этом в порах образуются цилиндрические или конические слои металла 7 с острой кромкой. Полученную структуру закрепляют в фильтродержатель, раствор исследуемого вещества 10 помещают в объем 9 и прокачивают раствор, повышая давление в области над фильтром, подавая газ через отверстие 8. Фильтрат сливают через отверстие 11. Подложку с осажденным таким образом веществом, высушивают, устанавливают в измерительное устройство и направляют на нее луч ОКГ 13, сигнал анализируют с помощью монохроматора 14 и регистрируют в системе 15. Спектры комбинационного рассеяния, полученные таким образом, приведены на фиг,4-7,Диаметр пор ядерного фильтра целесообразно выбирать из диапазона 0,05- 0,3 мкм, поскольку при меньших диаметрах трудно получить полые структуры, а при больших снижается эффект резонансного усиления, В обоих случаях уменьшается количество осаждаемого прокачкой вещества: при малых диаметрах требуются слишком большие перепады давления, при больших - снижается степень осаждения вещества.Угол р, под которым проводят напыление серебра, должен лежать в пределах 20- 70, так как при меньших углах ухудшаются условия осаждения металла в порах и не формируются полые структуры с острыми кромками, а при углах свыше 70 продольный размер структуры становится малым, что приводит к уменьшению усиления, кроме того ухудшаются условия создания непрерывной пленки на поверхности ядерного фильтра,Оптимальная толщина напыляемойпленки 0.1-0,3 мкм. Увеличение толщины свыше 0,3 мкм приводит к тому, что порыфильтра оказываются заполненными металлом и полые структуры не реализуются, При толщинах серебряной пленки меньше 0,1 мм подложка прозрачна для излучения возбуждения, амплитуда сигнала и,следовательно, чувствительность анализа снижается,Наибольшая чувствительность способа достигается при плотностях г,ор 10 -850 55 5 10 15 20 25 30 35 40 45 10 пор/см . Снижение плотности приво 10дит к тому, что центры усиления становятся редкими - суммарное значение полезного сигнала уменьшается. При увеличении плотности свыше 10 пор/см начинает сказы 1 О 2ваться эффект взаимной экранировки, что также уменьшает полезный сигнал.П р и м е р 1, В качестве подложки был выбран ядерный фильтр из полиэтилентелефталатной (лавсан) пленки толщиной 10 мкм с порами диаметром 0,3 мкм и плотностью 2 10 см . Напыление серебра проводили в вакууме 10 Тор под углом 20 с расстояния 100 мм, За время напыления подложка была повернута на 360 . Скорость напыления 30 нм/мин, толщина напыленного слоя 300 нм Е-фенилаланин наносили в виде 10 М раствора, при этом на поверхность фильтра помещали каплю объемом 1 мкл, Масса исследуемого вещества составила 0,1 пг. Подготовленную таким образом подложку высушивали на воздухе при комнатной температуре в течение 10 мин, после чего устанавливали в спектрометр комбинационного рассеяния, как показано на фиг.3. Для возбуждения спектров испольэовали излучение лазера 5 рестга-Рпуэсв 164-03 США) с длиной волны 514,5 нм, Мощность излучения 10 мВт, Лазерный луч фокусировался до диаметра 1 мкм. Спектр комбинационного рассеяния-фенилаланина приведен на фиг.4, кривая 16. Наблюдается характеристичный спектр укаэанной аминокислоты. содержащий полосы как симметричных кольцевых колебаний (1000-1050 см ). так и колебаний карбоксильных930 см ) и аминогрупп (- 1600 см ), позволяющий проводить идентификацию укаэанного соединения и входящих в его состав групп атомов, Для сравнения (на фиг,4 кривая 17) приведен спектр комбинационного рассеяния фенилаланина в водном растворе, полученный при концентрации в 1000 раз большей, и при использовании 1 мг вещества, в отличии от 0.1 пг, использованного при работе с подложкой, Абсолютная чувствительность по линии 1000 см составила 0,01 пг.П р и м е р 2. В качестве подложки был выбран ядерный фильтр из лавсана с диаметром пор 0,12 мкм и плотностью пор 5 10 см, Напыление серебра проводилось с расстояния 100 мм под углом 45 О, подложка в процессе напыления была повернута на 360 О, Толщина напыленного слоя составила 150 нм, скорость напыления 30 нм/мин, разрежение в камере 10 Тор. Исследуемое вещество осаждали10 15 20 2530 35 40 45 50 55 кислоты -фенилаланина через фильтр, как показано на фиг.2, Далее подложку высушивали, устанавливали в спектрометр комбинационного рассеяния и облучали электромагнитным излучением, как в примере 1, Полученные спектры-фенилаланина были аналогичны спектрам, приведенным на фиг,4, и обеспечивали полную идентификацию как указанного соединения в целом, так и входящих в его состав структурных группировок,П р и м е р 3. На ядерный фильтр с диаметром пор 0,05 мкм и плотностью 5 10 см напыляли серебро, как в примере 2. Исследовали-в фенилаланин, нанесение пробы проводили аналогично примеру 2, Интенсивность линий спектра комбинационного рассеяния снизилась в 20 раз по сравнению с сигналом, полученным в примере 2,П р и м е р 4, Использовали ядерный фильтр с диаметром пор 0.3 мкм и плотно 7 -2стью 10 см . Амплитуда сигнала, полученного на линии 1000 см " комбинационного рассеяния -фенилаланина, понизилась в 10 раэ по сравнению с результатом, полученным в примере 2.П р и м е р 5, Ядерный фильтр готовили путем одностороннего травления лавсановой пленки толщиной 10 мкм, облученной ионами аргона с энергией 5,6 МэВ/нуклон, Поры представляли собой полые конусы, входной диаметр составлял 0,3 мкм, выходной 0,05 мкм, Напыление проводили со стороны большего диаметра, Плотность пор 10 пор/см . Напыление серебра проводили с расстояния 100 мм под углом 30 к нормали, фильтр в процессе напыления вращали со скоростью 0,2 об/с, Скорость напыления составляла 30 нмlмин, толщина напыленного слоя 0,3 мкм Сквозь фильтр со стороны больших диаметров пор прокачивали раствор ДН К, концентрации 100 пг/мл, Площаздь 4 ильтра 0,5 см, скорость прокач 2ки 10 см /с, раствор прокачивали в течение 10 с, Условия возбуждения спектра были аналогичны описанным в примере 1, Спектр комбинационного рассеяния ДНК приведен на фиг,5,П р и м е р б. На ядерный фильтр, приготовленный аналогично примеру 2, наносили 1 мкл раствора бензойной кислоты в эталоне. Спектр получали после высушивания пробы, содержащей 0,1 пг вещества. Количество вещества, находящегося под лазерным лучом диаметром 1 мкм, составляло "0,01 пг, Экспериментальные условия получения спектров комбинационного рассеяния аналогичны примеру 1. Зарегистрированы характеристичные полосы бензойной кислоты, позволяющие проводить идентификацию следовых количеств этого Фсоединения,П р и м е р 7. На ядерный фильтр, приготоьлениый аналогично поимеру 2, наносили 1 мкл раствора полистирола стандарт США, мол,вес. 200000) в толуоле и высушивали, Количество вещества в пробе 0,1 пг, Экспериментальные условия аналогичныпримеру 1, Зарегистрированы характерные полосы полимера позволяющие проводить идентификацию.П р и м е р 8. На ядерный фильтр, приготовленный аналогично примеру 2, наносили 1 мкл раствора сильно флуоресциру,ощего красителя родамин бб в эталоне и высушивали. Экспериментальные условия аналогичны примеру 1. Спектр комбинационного рассеяния родамина бб представлен на фиг.б. Зарегистрированыхарактеоные полосы красителя. Отмечено мощное тушение люминесценции, что позволяет проводить исследования и идентификацию веществ с высоким квантовым выходом люминесценции в видимой области.П р и м е р 9. На ядерный фильтр, приготовленный аналогично примеру 2, наносили 1 мкл водного раствора белка лизоцима и высушивали Экспериментальные условия аналогичные примеру 1. Зарегистрированный спектр представлен на фиг.7. В наблюдаемом спектре отмечены полосы колебаний пептидных групп (Амид и И) и боковых цепей ароматических аминокислотных остатков (фанилаланин РЬе тирозин Туг, триптофан Тгр), а также 5 - 5 колебанийдисульфидных связей, позволяющих проводить структурно-функциональные исследования белка при использовании 0,1 пг вещества,П р и м е р 10, Сквозь поры ядерного фильтра. приготовленного аналогичнО примеру 2, пропускали пары пиридина при температуре 23 С 40 мин. Спектр комбинационного рассеяния возбуждали как в примере 1. Полученный спектр позволяет идентифицировать указанное соединение. Формула изобретения 1. Способ распознавания структуры и ингредиентов вещества путем облучения иссл.дуемого вещества, осажденного на подложку с шероховатой поверхностью, на которую нанесена пленка серебра, со стороны пленки серебра электромагнитным излучением оптического диапазона и регистрации спектров комбинационного рассеяния, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения чувствительности, иссле 1673929дуемое вещество осаждают в ядерный фильтр с плотностью пор 10 - 10 пор/смв ю 2 и с пленкой серебра с острийной структурой, причем острия обращены внутрь пор.2. Способ по п 1, о т л и ч а ю щи й с я тем, что нанесение пленки серебра осуществляют напылением в вакууме под углом 20 - 70 к равномерно поворачивающемуся в собственной плоскости ядерному фильтру.3. Способ по п 1, о тл и ч а ю щ и й с ятем, что исследуемое вещество осаждают 5 прокачиванием жидкости или гаэа, содержащего это вещество, сквоэь поры ядерного фильтра.(ВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5