表面Core-卫星状纳米结构的构筑及其在生物分子检测方法的应用

发布时间：2018-05-17 13:48

本文选题：自组装 + 局域表面等离子体共振(LSPR)　；参考：《北京化工大学》2015年硕士论文

【摘要】：贵金属纳米粒子具有独特的局域表面等离子体共振现象(LSRP),由于其对由待检测组分或生物分子相互作用所引起的表面局域介电环境的改变有高灵敏度的响应,被广泛应用于化学与生物传感检测等领域的研究。金属纳米粒子LSPR现象具有两个重要的效应：LSPR会增强金属纳米粒子对入射光的选择性共振吸收,同时受颗粒的组分、尺寸、形状及周围环境的介电情况的影响产生峰位移的变化,因而基于此可构建比色传感器；另外,LSPR会导致纳米粒子周围局域电磁场的增强,这可以进一步被应用于基于表面增强拉曼(SERS)的传感检测研究中。本论文基于LSPR效应,并结合core-卫星结构这种特定的组装体相对于单独的二聚体结构对LSPR的信号放大策略,分别选用DNA与葡萄糖分子这两种待检测的目标分子作为组装的连接介质,将不同尺寸和组分的贵金属纳米粒子组装在基底表面形成core-卫星状纳米结构。通过测试组装前后的UV-vis吸收光谱及SERS光谱的信号变化完成对目标分子的检测。由于组装和检测是在基底操作进行的,可以避免溶液体系中杂质或盐、pH值的变化所引起的假阳性信号,而且基于在基底进行的组装及后续的解组装还可实现检测操作的循环往复进行。(1)利用DNA作为连接媒介将尺寸不同的金纳米粒子组装在基底表面形成core-卫星状结构,从而构建了可实现对DNA循环检测的传感平台。将分别作为core、卫星粒子的两种不同粒径尺寸的金纳米粒子修饰上巯基DNA,通过与互补序列的目标DNA杂交实现core-卫星纳米结构的组装。结果表明,随着目标DNA浓度的降低,基底表面core粒子周围的卫星纳米粒子数目逐渐减少,相应的UV光谱的峰位与峰强度发生线性的红移或降低,所检测目标DNA链检测限可以低至1 nM。此外,当DNA序列出现单个碱基错配情况时同样可以通过光谱变化实现检测和区分。在基底表面完成对DNA链的检测相比于常见的溶液中比色检测的优势是其可进行多次重复性的检测,并避免溶液相中由于盐或pH值影响所产生的假阳性信号。另外相比于在表面通过电子束光刻方法(EBL)构造规则纳米阵列的高成本,本实验中通过DNA诱导在表面构造纳米粒子组装结构同样可以得到相对整齐规整的结构,且操作方法简单实验成本较低。(2)利用α-D-葡萄糖分子两组顺式共平面二羟基在偏碱性条件下与硼酸基团发生特异性结合在基底形成core-卫星结构,构筑了可用于葡萄糖检测的SERS传感器。在基底表面组装上作为core的银纳米粒子(AgNPs)并通过S-Ag键作用修饰上对巯基苯硼酸分子(MPBA),通过a-D-葡萄糖分子将表面修饰有MPBA分子的AuNPs组装到Agcore的周围,形成双组分的core-卫星结构。由于MPBA分子自身具有拉曼信号可作为SERS检测的信号分子,同时提供组装所需的识别基团；而core-卫星组装结构本身可为SERS提供多个活性“热点”,相比于组装前单独分散的core结构,由葡萄糖分子引入所得到的组装结构其LSPR效应会导致粒子周围局域电磁场的增强,这种近场增强使MPBA分子的信号得到十几个数量级的放大,因而根据组装前后SERS信号强度的变化可实现对α-D-葡萄糖分子的检测。
[Abstract]:LSPR has two important effects : LSPR can enhance the selective resonance absorption of metal nanoparticles on incident light , while the influence of the composition , size , shape and dielectric of the surrounding environment can change the peak displacement , so the colorimetric sensor can be constructed .
in addition , detection and differentiation of target molecule can be realized by using DNA and glucose molecule as connecting medium .
whereas the core - satellite assembly structure itself may provide a plurality of active & quot ; hotspots & quot ; for sers , which can result in enhancement of localized electromagnetic fields around the particles compared to a separately dispersed core structure prior to assembly , which results in enhanced amplification of the local electromagnetic field around the particles , which results in amplification of the signals of the MPBA molecules by a dozen orders of magnitude , thereby enabling detection of the . alpha . - D - glucose molecules according to changes in SERS signal strength before and after assembly .
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB383.1

【参考文献】