石墨纳米囊在SERS定量分析和生物医学中的应用
发布时间：2023-02-11 09:07
随着激光的发明,以及后续激光器和探测器技术的进步,以前发展缓慢的拉曼光谱进入一个高速的发展阶段;另一方面,得益于现代纳米科学的发展,表面增强拉曼光谱(Surface enhanced Raman spectroscopy)技术,即SERS技术,发展迅速。SERS技术能够对SERS活性基底,主要为金和银等纳米贵金属表面或附近的分子的拉曼散射信号进行增强。因此,基于SERS技术发展起来的拉曼光谱检测技术的灵敏度得到极大的提高,也丰富了拉曼光谱技术的应用领域。SERS技术具有半峰宽窄、检测灵敏度高、快速、抗光漂白、强大的多目标检测能力以及丰富的的指纹信息可实现非标记检测等优点。目前,拉曼光谱技术在生命科学、食品安全、环境、考古和材料科学等领域具有较大的应用价值。虽然SERS技术拥有以上所述的诸多优势,但是SERS技术有其急需解决的问题。首先,SERS信号的重现性以及SERS定量分析不准确等问题一直阻碍着SERS检测技术的发展;其次,在多色SERS探针成像应用方面,为应对生物复杂体系内源性生物分子的干扰,提高生物成像准确性以及提高SERS探针在生物体系内的稳定性,人们期望开发出新型、多色、低背...
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 拉曼光谱及表面增强拉曼光谱(SERS)简介
1.1.1 拉曼散射原理
1.1.2 SERS发展简介
1.1.3 SERS增强机理阐述
1.2 SERS活性研究
1.2.1 Raman/SERS横截面积
1.2.2 “热点”的构建
1.2.3 SERS基底与分子之间的相互作用
1.3 SERS检测基本方法及其优缺点
1.3.1 直接检测法及优缺点
1.3.2 间接检测法及优缺点
1.4 SERS检测方法的优势与缺点
1.5 SERS定量分析
1.5.1 大面积均匀基底的制备
1.5.2 内标法SERS定量分析
1.6 核酸适配体概述及癌细胞分型
1.7 本学位论文的立项意义与研究内容
第2章 基于石墨纳米材料内标法SERS定量技术的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂与仪器
2.2.2 AGNs的制备
2.2.3 时域有限差分法(FDTD)理论模拟AGNs的电磁场
2.2.4 AGNs的SERS基本的制备及RhB的定量检测
2.2.5 AGNs细胞成像
2.3 结果和讨论
2.3.1 AGNs的合成与表征
2.3.2 AGNs的SERS效应优化
2.3.3 AGNs稳定性及SERS定量校正能力验证
2.3.4 基于AGNs的内标法用于RhB的定量分析
2.3.5 拉曼成像验证AGNs的细胞内吞
2.4 小结
第3章 石墨烯包覆纳米金在SERS准确定量和原位检测中的应用
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂和仪器
3.2.2 GIANs的制备
3.2.3 验证GIANs内标稳定性及其耐激光烧蚀性能
3.2.4 GIANs校正能力验证
3.2.5 GIANs用于复杂干扰体系中准确SERS定量
3.2.6 GIANs用于原位快速检测鱼肉中的结晶紫
3.3 结果与讨论
3.3.1 GIANs表征
3.3.2 GIANs内标稳定性及其耐激光烧蚀性能
3.3.3 GIANs校正性能验证
3.3.4 GIANs用于复杂体系SERS准确定量分析
3.3.5 GIANs用于鱼肉上结晶紫的原位检测
3.4 本章小结
第4章 石墨烯包覆金纳米棒的合成及多模态成像
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与仪器
4.2.2 AuNR@G和AuNP@G的合成及FDTD模拟
4.2.3 SERS检测R6G
4.2.4 AuNR@G细胞毒性检测
4.2.5 拉曼及双光子荧光成像
4.2.6 组织靶向成像实验
4.3 结果与讨论
4.3.1 TEM表征
4.3.2 AuNR@G性能研究
4.3.3 FDTD模拟Au@G与AuNR@G的电磁场分布
4.3.4 细胞拉曼成像
4.3.5 细胞双光子成像
4.3.6 乳腺癌组织多模态靶向成像
4.4 小结
第5章 GIAN拉曼光谱调控与癌细胞模式识别
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂与仪器
5.2.2 GIANs合成优化及多色GIANs的合成
5.2.3 少数几个GIANs粒子的散射性能测试
5.2.4 秀丽线虫的培养与微注射
5.2.5 GIANs的功能化修饰核酸适配体
5.2.6 细胞培养
5.2.7 拉曼检测与细胞靶向成像
5.2.8 流式检测
5.3 结果与讨论
5.3.1 GIANs复合纳米颗粒的表征与稳定性验证
5.3.2 GIANs复合纳米颗粒优化
5.3.3 多色GIANs复合纳米颗粒合成与表征
5.3.4 少数几个GIAN纳米粒子的光散射性能
5.3.5 GIANs在试管及活体内的抗干扰性能
5.3.6 同位素GIANs在试管和活体中的多色SERS成像
5.3.7 GIANs功能化修饰与癌细胞靶向成像
5.3.8 癌细胞的模式识别与SERS编码
5.4 本章小结
第6章 基于GIANsSERS试纸条的POC检测
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 试剂与仪器
6.2.2 GIANs的合成与修饰
6.2.3 CS@GIANs制备
6.2.4 血清样品在CS@GIANs的分离与富集
6.2.5 拉曼检测
6.3 结果与讨论
6.3.1 CS@GIANs制备与表征
6.3.2 手持式拉曼光谱仪内标法定量检测自由胆红素
6.3.3 BSA结合胆红素的检测
6.3.4 CS@GIANs试纸条检测血清中的胆红素
6.3.5 血清中胆红素的拉曼Mapping
6.3.6 人血清样本中自由胆红素的检测
6.4 总结
结论
参考文献
附录 A攻读学位期间发表的学术论文目录
致谢
本文编号：3740101
【文章页数】：130 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 拉曼光谱及表面增强拉曼光谱(SERS)简介
1.1.1 拉曼散射原理
1.1.2 SERS发展简介
1.1.3 SERS增强机理阐述
1.2 SERS活性研究
1.2.1 Raman/SERS横截面积
1.2.2 “热点”的构建
1.2.3 SERS基底与分子之间的相互作用
1.3 SERS检测基本方法及其优缺点
1.3.1 直接检测法及优缺点
1.3.2 间接检测法及优缺点
1.4 SERS检测方法的优势与缺点
1.5 SERS定量分析
1.5.1 大面积均匀基底的制备
1.5.2 内标法SERS定量分析
1.6 核酸适配体概述及癌细胞分型
1.7 本学位论文的立项意义与研究内容
第2章 基于石墨纳米材料内标法SERS定量技术的研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 试剂与仪器
2.2.2 AGNs的制备
2.2.3 时域有限差分法(FDTD)理论模拟AGNs的电磁场
2.2.4 AGNs的SERS基本的制备及RhB的定量检测
2.2.5 AGNs细胞成像
2.3 结果和讨论
2.3.1 AGNs的合成与表征
2.3.2 AGNs的SERS效应优化
2.3.3 AGNs稳定性及SERS定量校正能力验证
2.3.4 基于AGNs的内标法用于RhB的定量分析
2.3.5 拉曼成像验证AGNs的细胞内吞
2.4 小结
第3章 石墨烯包覆纳米金在SERS准确定量和原位检测中的应用
3.1 前言
3.2 实验部分
3.2.1 试剂和仪器
3.2.2 GIANs的制备
3.2.3 验证GIANs内标稳定性及其耐激光烧蚀性能
3.2.4 GIANs校正能力验证
3.2.5 GIANs用于复杂干扰体系中准确SERS定量
3.2.6 GIANs用于原位快速检测鱼肉中的结晶紫
3.3 结果与讨论
3.3.1 GIANs表征
3.3.2 GIANs内标稳定性及其耐激光烧蚀性能
3.3.3 GIANs校正性能验证
3.3.4 GIANs用于复杂体系SERS准确定量分析
3.3.5 GIANs用于鱼肉上结晶紫的原位检测
3.4 本章小结
第4章 石墨烯包覆金纳米棒的合成及多模态成像
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 试剂与仪器
4.2.2 AuNR@G和AuNP@G的合成及FDTD模拟
4.2.3 SERS检测R6G
4.2.4 AuNR@G细胞毒性检测
4.2.5 拉曼及双光子荧光成像
4.2.6 组织靶向成像实验
4.3 结果与讨论
4.3.1 TEM表征
4.3.2 AuNR@G性能研究
4.3.3 FDTD模拟Au@G与AuNR@G的电磁场分布
4.3.4 细胞拉曼成像
4.3.5 细胞双光子成像
4.3.6 乳腺癌组织多模态靶向成像
4.4 小结
第5章 GIAN拉曼光谱调控与癌细胞模式识别
5.1 前言
5.2 实验部分
5.2.1 试剂与仪器
5.2.2 GIANs合成优化及多色GIANs的合成
5.2.3 少数几个GIANs粒子的散射性能测试
5.2.4 秀丽线虫的培养与微注射
5.2.5 GIANs的功能化修饰核酸适配体
5.2.6 细胞培养
5.2.7 拉曼检测与细胞靶向成像
5.2.8 流式检测
5.3 结果与讨论
5.3.1 GIANs复合纳米颗粒的表征与稳定性验证
5.3.2 GIANs复合纳米颗粒优化
5.3.3 多色GIANs复合纳米颗粒合成与表征
5.3.4 少数几个GIAN纳米粒子的光散射性能
5.3.5 GIANs在试管及活体内的抗干扰性能
5.3.6 同位素GIANs在试管和活体中的多色SERS成像
5.3.7 GIANs功能化修饰与癌细胞靶向成像
5.3.8 癌细胞的模式识别与SERS编码
5.4 本章小结
第6章 基于GIANsSERS试纸条的POC检测
6.1 前言
6.2 实验部分
6.2.1 试剂与仪器
6.2.2 GIANs的合成与修饰
6.2.3 CS@GIANs制备
6.2.4 血清样品在CS@GIANs的分离与富集
6.2.5 拉曼检测
6.3 结果与讨论
6.3.1 CS@GIANs制备与表征
6.3.2 手持式拉曼光谱仪内标法定量检测自由胆红素
6.3.3 BSA结合胆红素的检测
6.3.4 CS@GIANs试纸条检测血清中的胆红素
6.3.5 血清中胆红素的拉曼Mapping
6.3.6 人血清样本中自由胆红素的检测
6.4 总结
结论
参考文献
附录 A攻读学位期间发表的学术论文目录
致谢
本文编号：3740101
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