金-银等离子体卫星结构的组装及其应用

发布时间：2020-06-07 19:51

【摘要】：贵金属纳米颗粒的局域表面等离子体共振(LSPR)现象使其具有优异的光学和物理性质,这些性质使它们能够应用作为灵敏的传感器或功能性纳米探针,并可用于高效催化剂研究。特别地,通过调控不同的金属纳米颗粒合成方法、采用多样金属纳米颗粒表面功能化技术以及不同的纳米颗粒的自组装技术,制备得到设计合理、性能优异具有靶向特异性的无标记等离子体生物传感器,从而实现在单个纳米颗粒水平的实时、快速、高灵敏度、低检测限的生物检测。因此,本文制备了一种基于金纳米球和银纳米球组装体的生物传感器,建立了在单纳米颗粒水平高灵敏检测端粒酶活性的方法。主要内容如下:1、构建基于金纳米球和银纳米球组装的卫星结构生物传感器。第一步,采用柠檬酸钠还原法制备晶种,然后利用盐酸羟胺还原生长法合成大尺寸金纳米球作为卫星结构核心,并固定于ITO玻璃表面,接着利用金-硫键在金纳米球表面修饰探针DNA分子;第二步,采用柠檬酸钠-单宁酸双体系还原法制备银纳米球,然后利用胞嘧啶对银纳米球的吸附作用,通过调节pH的方法在银纳米颗粒表面修饰与金纳米球表面探针DNA部分碱基互补配对的DNA分子;最后,利用DNA碱基互补配对作用将表面修饰好的银纳米球与金纳米球进行卫星结构组装,组装后的探针DNA形成发夹结构。通过暗场显微镜和单颗粒的局域表面等离子体共振散射光谱进行表征和分析,结果表明较好的完成金纳米球与银纳米球的卫星结构组装。2、利用金纳米球和银纳米球的原位组装体实现对端粒酶活性的检测。利用单颗粒的局域表面等离子体共振散射光谱进行端粒酶活性的检测分析。活性端粒酶能够在脱氧核糖核苷三磷酸存在的情况下使端粒延长引物链末端增加(TTAGGG)重复序列,所延长的重复序列片段能够与金纳米球和银纳米球的组装体形成的发夹DNA部分进行碱基互补配对,从而取代下金纳米球表面组装的银纳米球颗粒,引起单颗粒颜色的变化,同时其对应的单颗粒局域表面等离子体共振散射光谱发生红移,所引起的红移量与端粒酶的活性呈线性关系。至此能够在单颗粒水平实现端粒酶活性的检测,同时可由单颗粒颜色的明显变化实现肉眼可见的端粒酶活性检测。3、利用金纳米球和银纳米球的溶液态组装制备表面拉曼增强生物探针。首先分别制备50nm金纳米球和20 nm银纳米球溶液;接着在金纳米球表面修饰探针DNA和拉曼分子4-MBA,在银纳米颗粒表面修饰与探针分子碱基互补配对的DNA链;最后调控两种纳米颗粒的组装浓度比例,利用碱基互补配对得到较好的溶液态卫星结构拉曼生物探针。利用TEM和拉曼图谱表征,结果表明能够较好的制备金银纳米球的卫星组装结构拉曼生物探针。
【图文】：

示意图,表面等离子体共振,局域,示意图

米领域的研究热点引起了各方面的广泛关注，尤其在生物医学方面，包括在生物传感、生物成像、光热治疗、药物筛选与递送等。2.1.1 局域表面等离子体共振现象当光照射到材料表面时会发生以下几种情况：1）材料将入射光吸收；2）材料反射出同样频率的光（Rayleighscattering）；3）材料吸收入射光，并重新发射出光（荧光/磷光）；但是在光线照射到金属纳米颗粒尤其是贵金属纳米颗粒表面上会产生另一种独特的等离子体共振现象，如示意图 2.1 所示，，由于纳米颗粒的尺寸小，电子被限制在纳米颗粒表面区域内并且不能传播，当入射光子的频率与束缚在金属纳米颗粒表面的自由电子振动频率相同时，光子与自由电子逆着向核的恢复力方向就会发生集体震荡，这就是局域表面等离子体共振现象（LSPR）。所讲的表面等离子体就是指自由电子与光子集体震荡的一种表面电磁波。表面等离子共振现象的产生使等离子激元具有独特的强的消光光谱，包括吸收光谱和瑞利散射光谱。

结构示意图,环状光束,样品定位,显微技术

[42]，但是想要对 LSPR 光谱进行监测，尤其，例如紫外-可见光谱技术，微分干涉对比术等[43-45]。这里的暗场显微技术是一种侧交的工作。Zsigmondy 和他的同事开发了一单个金属颗粒，估算它们的尺寸。提供了景可以避免照明光的干扰增强对比度[42]。的入射光。典型的暗场聚光器的结构如图不透明盘后，光路变为环状光束。因此，。通过调节聚光镜的位置以将样品定位在暗物镜，而直接透射的光被拒绝。之后通过可以容易地测量来自单个颗粒的 LSPR 散射生物和材料科学。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：V46

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