基于铜掺杂Au纳米棒的SERS探针用于肺癌组织检测研究

发布时间：2020-05-08 09:03

【摘要】：肿瘤是威胁人类健康的主要因素之一,癌症是由于肿瘤恶化引起的。目前对于肿瘤的检测方法主要包括活组织切片法、核磁共振法和CT法。但是这些方法都对于人体有一定的损伤,而且检测不当,会使病情进一步恶化。为了解决上述问题,表面增强拉曼光谱(SERS)由于其具有无损、非破坏性、实时监测和活体检测等特性,可以实现对癌症的无损检测。但是目前SERS面临的问题就是活性基底的制备问题,主要包括形貌和尺寸的可控,以及稳定性和灵敏度的控制,所以制备好的基底材料对于SERS的发展以及实际的应用起到了关键性的作用。综上所述,本论文主要围绕SERS基底材料的制备和SERS在癌组织检测两方面进行讨论。文章主要包括以下内容:(1)利用种子生长法,通过金铜共混合的方式制备了铜掺杂Au NRs。通过调节铜离子的掺入量以及改变金铜前驱体的比例,调节纳米棒的尺寸以及形貌,实现对纳米棒等离子体光学特性进行调控。通过UV-Vis-NIR吸收光谱、XRD、TEM、HRTEM等表征手段对铜掺杂金纳米棒进行表征测试和光学性质分析。最后通过光热转换效应对两种纳米材料进行测试,发现在25 min内,铜掺杂金纳米棒的升温曲线明显低于金纳米棒,但是整体温度趋于上升趋势。(2)利用铜掺杂金纳米棒作为SERS活性基底对其增强性能进行分析,通过对比测试,利用4-ATP标记物对金纳米棒和铜掺杂金纳米棒的SERS增强性能进行分析。与金纳米棒相比,铜掺杂金纳米棒的SERS性能出现明显的增强现象。通过增强因子的计算,铜掺杂金纳米棒的SERS增强可以达到10~5。最后通过灵敏度的测试发现,铜掺杂的金纳米棒的检测极限可以达到pg/mL数量级,能够实现超灵敏检测。通过稳定性测试,证实了这种纳米材料稳定性较高。(3)利用铜掺杂金纳米棒作为SERS活性基底,对肺正常组织和癌组织进行检测。通过对比正常组织和癌组织拉曼光谱和SERS光谱,并且通过正常组织和癌组织的SERS光谱的拉曼峰位、拉曼峰的强度,以及mapping的分析,实现对肺癌组织的初步检测。
【图文】：

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2图 1.1 拉曼散射和瑞利散射的区别． 1.1 为拉曼散射和瑞利散射的理论模拟光路图。用一束激光打到表面会发生吸收和透过等一系列光学反应。但是在这一过程中，有品表面出现了反射现象。这些散射光极大多数与激光的频率是相称之为瑞利散射。但是在这些散射光中有很小的一部分，它们的散光的频率不匹配，将这些散射光就称之为拉曼散射。曼光谱的原理曼散射光谱的理论示意图如图 1.2 所示。当激光照射到样品表面时由于获得了hv 能量会跃迁到虚拟能级，此时的电子处于一个不稳以hv 能量回到基态，没有能量转移，此过程称之为瑞利散射。如虚态的电子没有回到基态，而且回到了基态中较高的振动能级，

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图 1.2 拉曼理论能级示意图．1.2.3 表面增强拉曼光谱（SERS）表面增强拉曼光谱（SERS）在 20 世纪 70 年代被发现，首先由 Fleischmann 等人在粗糙的 Ag 电极表面吸附吡啶分子，最后发现拉曼光谱得到极大的增强[29]。他们认为这是由于 Ag 电极表面粗糙导致表面积增大引起的。具有独特的指纹光谱，无损和超灵敏特性。SERS 技术已成为化学，生物和环境分析的强大光谱工具[30-32]。SERS目前广泛用于超灵敏表面化学的分析[33]。SERS 活性材料和技术的合成方面已经有了新的突破，不仅在单分子和分子检测，而且在分子成像上也取得了新的进展。SERS作为表面物质研究的一种敏感分析技术工具，预计在不远的将来会产生重大影响。1.2.4 表面增强拉曼的增强机理目前对于表面增强拉曼的增强机理还处于探索之中，，大家普遍认同两种机理，一种是物理增强机理；另一种是化学增强机理。
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R734.2;TB383.1

【参考文献】