金纳米线囊泡的合成、表征及致病菌检测应用研究

发布时间：2020-10-20 14:13

　　 本论文对金纳米材料、金标银染和表面增强拉曼散射(SERS)方法进行了系统论述。金纳米粒子由于具有易于制备、独特的物理化学性质和生物相容性好等特点,被广泛地应用于生物医药和分析化学等领域。本论文基于三维金纳米线囊泡构建双通道输出的比色/SERS免疫传感器,实现了副溶血弧菌的高灵敏度检测,克服了以往方法步骤繁琐、耗时长、稳定性差等问题,同时输出结果相互佐证,避免了假阳性或假阴性结果的存在,为进一步实现传感器的实际应用奠定了基础。具体内容如下:1、金纳米线囊泡的制备及表征利用聚苯乙烯微球(PS)作为球形纳米金(AuNPs)的载体,辅助AuNPs三维均匀分布,复合得到PS-AuNPs的种子液。当把种子液置于含有氯金酸(HAuCl_4)作为金源、抗坏血酸(L-AA)作为还原剂的生长液中时,通过调控强配体4-巯基苯甲酸(4-MBA)的浓度,基于配体的位阻效应和种子生长法,PS微球表面的AuNPs可以分别生长为金岛结构、金纳米线和受抑制的金纳米粒子三种形貌。当把PS微球去除,原位生成的金纳米线则可形成具有三维结构中空囊泡。此方法避免了传统合成金纳米线的繁琐,为不同组分纳米线及其他形貌纳米结构的合成提供了新思路。2、金纳米材料囊泡基底的SERS性能评估以第一个工作中合成的金纳米材料阵列基底为研究对象,选用探针分子罗丹明6G为模型,验证阵列基底的SERS性能。相比于“金岛结构”和“受抑制的金纳米粒子”两种基底,金纳米线囊泡(AuNW vesicles)的尖端结构和三维组装体丰富的尖端-尖端间隙可以促进SERS信号的极大增强;同时,其囊泡的空腔结构可以捕获更多的拉曼分子,使能够产生有效拉曼信号的探针分子所占比例提高,从而提高SERS强度,降低其检测限。经过计算,AuNW vesicles基底对R6G的平均增强因子高达9.90×10~7,检测限低达10 nM;基于传统蒸发自组装方式得到的AuNW vesicles阵列可以使金纳米线间的热点更均一,R6G SERS强度变异系数小于7.6%,提高其稳定性和重复性。该新型“AuNW vesicles基底”具有优异的SERS性能,可以实现其在生物传感等领域的应用。3、金纳米线囊泡(AuNW vesicles)双通道输出检测副溶血弧菌(VP)免疫传感器的制备基于金纳米线囊泡(AuNW vesicles)结构,开发了一种比色/SERS双通道输出检测VP的免疫传感器。使用氨基化的玻璃基底构建传感器反应位点,利用醛基和氨基的相互作用,将第一抗体固定在玻璃表面,然后通过引入待检物副溶血弧菌(VP),被AuNW vesicles标记的第二抗体被捕获形成“第一抗体-VP-第二抗体”的夹心结构,最后加入银染试剂进行银染反应,传感器即被制备成功。首先,相比于传统金球,AuNW vesicles较大的比表面积可以使银染颜色变化更加明显,降低比色法的检测限;其次,AuNW vesicles结构本身可以极大增强磁场强度,银染过程进一步增强拉曼信号,两次增强可以明显提高拉曼检测的灵敏度;最后,比色、SERS双通道输出结果互相印证,可以达到精确检测VP的目的,因而具有高灵敏度、高准确度、简单、快速、易于操作等优点,可以实现对低浓度VP的检测,具有良好的应用前景。
【学位单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O614.123;TB383.1
【部分图文】：

图 1.1 Turkevich 方法得到的不同尺寸（17-325 nm）金纳米晶的透射电镜图[17]。 1.1 TEM image of AuNCs obtained by the Turkevich method. 17 nm (a), 40 nm (b), 51 nm (c), 69 nm (d), 87nm (e), 107 nm (f), 147 nm (g), 183 nm (h), 242 nm (i), and 325 nm (j)[17].2.2 金纳米棒（AuNRs）的制备合成金纳米棒[6]（AuNRs）最常用方法的是“软模板”法，也被称为“种子介导法[18]（如图 1.2 所示），此方法由 Murphy[19]和 El-Sayed[20]等人开发。使用种导的生长方法可以获得具有非常高产量和近乎单分散的 AuNRs。在经典的生程中，首先在 CTAB 水溶液中用硼氢化物还原氯金酸来制备尺寸为 1.5 nm 的Au 纳米颗粒作为种子液；在 CTAB 水溶液中用弱还原剂抗坏血酸将 Au（III）物离子还原为 Au（I）配合物离子作为生长液；最后将一定量的种子液加入

图 1.2 种子生长法制备金纳米棒示意图[6]。Fig. 1.2 Schematic illustration of the seed-mediated method for the growth of Au nanorods[6]..2.3 金纳米线（AuNWs）的制备一维金纳米线[26]由于具有较大的长径比和不寻常的物理性质，在光子学和传器领域具有潜在应用，因而一度成为研究的热点。进行金纳米线（AuNWs）研的最大挑战之一是制备尺寸可调的单晶 AuNWs。目前经典的 AuNWs 合成方法括模板法，配体控制法和定向附着法。1、模板法模板法策略包括“软模板”和“硬模板”两种，晶体在进行各向同性生长时因为到模板不对称性的限制，因而能够改变生长方式，实现各向异性生长。通过调

- 6 -图 1.3 油胺和氯化金在己烷中合成金纳米线示意图[27]。ig. 1.3 Schematic illustration for the formation of linear chains and then Au nanowires from oleylamine andAuCl in hexane[27].2、配体控制法配体控制法的主要原理为：通过引入两个不同的配体，体系中一个配体可以吸附在纳米晶的一个晶面，因而大幅度减弱了这个晶面的表面能和生长速率他配体可以选择性在表面能较高的晶面进行封端，进而促进纳米晶的各向异长，最终得到具有较高晶面的金纳米线[28]。但是这种方法一般实验条件比较，得到的产品形貌粒径不均一，限制了其进一步应用。
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本文编号：2848788