基于金纳米棒的新型SERS探针用于活细胞成像检测

发布时间：2017-10-20 06:24

  本文关键词：基于金纳米棒的新型SERS探针用于活细胞成像检测

  更多相关文章： 金纳米棒 SERS 比率型 过氧化氢 沉默区域拉曼信号 成像

【摘要】：在过去几十年SERS已发展成一种非常成熟的振动光谱技术,在化学、材料学,尤其是生命科学领域应用越来越多。生物化学、生物物理学和分子生物学研究最基本的目标就是了解生物界面分子复杂的时空相互作用。因此,通常采用体外分析检测和体内细胞成像的方法对其进行研究。细胞、组织、器官以及活体分子成像可以监测与病理学相关的不同分子结构或作用机理。建立能用于生物医学诊断、病原体检测、基因鉴定、基因定序等的高灵敏光学成像技术具有重要意义。拉曼成像作为一种新兴成像技术,除具有免标记等优点外,结合纳米颗粒可获得高分辨成像,且蛋白质和核酸等目标物本身即可作为拉曼报告分子,因此该技术受到越来越多的关注。本文以GNR (Gold Nanorods)为基础基底,制备了具有特殊功能的SERS成像探针,主要开展以下两个研究工作：(1)基于GNR和硼酯分子的新型比率型SERS探针用于活细胞和癌组织H202拉曼成像研究本章设计了一种基于GNR的SERS探针用于活细胞和癌组织中H202成像检测。探针设计是在金纳米棒表面组装4-巯基苯硼酯(MPBE)分子,H202能特异性识别MPBE分子中的硼酯基团。当H202存在时,识别MPBE分子的硼酯基团,反应生成羟基基团,与B-O键振动对应的拉曼信号993cm-1衰减甚至消失,同时平面内C-H键振动对应的拉曼信号1071cm-1未发生明显变化。结果表明,H202含量与两振动峰的信号强度比I1071/993在一定浓度范围内呈线性关系,从而实现活细胞和组织中H202含量的比率型成像检测。(2)基于GNR和炔基的新型SERS探针用于活细胞拉曼成像研究本章合成了一种结合炔基拉曼信号和金纳米棒基底的新型SERS探针。首先通过可控共吸附将含炔基基团的拉曼报告分子1,4-二苯基丁二炔(DPDA)载入金纳米棒表面,用二氧化硅封装金纳米棒,获得稳定的SERS探针颗粒。DPDA是疏水性分子,在GNR水溶液中加入DPDA时,由于疏水性质它会倾向于嵌入到GNR表面CTAB分子中。DPDA成功嵌入CTAB层接近金棒表面产生非常强的炔基拉曼信号(2210cm-1),炔基拉曼信号处在细胞内生物活性分子的信号沉默区域(1800-2800cm-1),因此SERS探针信号强而易于区分。将合成的炔基SERS探针用于活细胞和组织成像,结果表明具有强烈的炔基信号且重复性很好。另外这种由二氧化硅封装的SERS探针具有高稳定性和良好的生物相容性。
【关键词】：金纳米棒 SERS 比率型 过氧化氢 沉默区域拉曼信号 成像
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.37
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 本文所用英文缩略词表11-12
• 第1章 绪论12-26
• 1.1 拉曼散射12-15
• 1.1.1 拉曼效应的简介12
• 1.1.2 拉曼散射的发现12-13
• 1.1.3 拉曼散射的原理13-15
• 1.2 表面增强拉曼散射(SERS)15-16
• 1.2.1 表面增强拉曼散射简介15
• 1.2.2 SERS基本理论15-16
• 1.3 SERS探针光学性质16-17
• 1.4 SERS探针的组成17-22
• 1.4.1 贵金属纳米基底17-20
• 1.4.2 拉曼报告分子20-21
• 1.4.3 表面保护层21
• 1.4.4 靶向分子21-22
• 1.5 SERS探针的应用22-24
• 1.5.1 离子和分子检测22
• 1.5.2 细胞成像22-23
• 1.5.3 组织成像23-24
• 1.6 选题依据及研究内容24-26
• 第2章 基于GNR和硼酯分子的新型比率型SERS探针用于活细胞和癌组织H_2O_2拉曼成像研究26-45
• 2.1 前言26-27
• 2.2 实验部分27-30
• 2.2.1 实验材料27
• 2.2.2 4-巯基苯硼酯(MPBE)的合成与表征27-28
• 2.2.3 金纳米棒的制备28
• 2.2.4 GNR/MPBE探针的制备28
• 2.2.5 紫外-可见光谱测量28
• 2.2.6 GNR/MPBE探针用于H_2O_2的体外分析28-29
• 2.2.7 细胞实验29-30
• 2.2.8 细胞毒性分析30
• 2.2.9 组织成像研究30
• 2.3 结果与讨论30-43
• 2.3.1 GNR/MPBE探针的H_2O_2识别原理30-31
• 2.3.2 GNR/MPBE探针检测H_2O_2的可行性31-32
• 2.3.3 GNR/MPBE探针的紫外-可见吸收光谱32-33
• 2.3.4 GNR/MPBE探针的TEM表征33
• 2.3.5 GNR/MPBE探针的Zeta电位33-34
• 2.3.6 GNR/MPBE探针的拉曼光谱34-35
• 2.3.7 GNR/MPBE探针对H_2O_2的稳定性35
• 2.3.8 保存时间对GNR/MPBE探针稳定性的影响35-36
• 2.3.9 GNR/MPBE探针的传感机理验证36-37
• 2.3.10 MPBE对H_2O_2的响应动力学37-38
• 2.3.11 GNR/MPBE探针对H_2O_2的响应速度38
• 2.3.12 GNR/MPBE探针对H_2O_2的浓度响应38-39
• 2.3.13 GNR/MPBE探针对H_2O_2的选择性39-40
• 2.3.14 GNR/MPBE探针的细胞毒性40
• 2.3.15 GNR/MPBE探针的细胞穿透性研究40-41
• 2.3.16 GNR/MPBE探针用于活细胞H_2O_2成像41-42
• 2.3.17 GNR/MPBE探针用于组织H_2O_2成像42-43
• 2.4 小结43-45
• 第3章 基于GNR和炔基的新型SERS探针用于活细胞拉曼成像研究45-58
• 3.1 前言45-46
• 3.2 实验部分46-49
• 3.2.1 实验材料46-47
• 3.2.2 金纳米棒的制备47
• 3.2.3 GNR@SiO_2/DPDA拉曼探针的制备47
• 3.2.4 GNR/DPDA@SiO_2拉曼探针的制备47-48
• 3.2.5 紫外-可见光谱测量48
• 3.2.6 拉曼光谱测量48
• 3.2.7 细胞毒性分析48-49
• 3.2.8 细胞实验49
• 3.2.9 组织成像研究49
• 3.3 结果与讨论49-56
• 3.3.1 GNR/DPDA@SiO_2拉曼探针设计思路49-50
• 3.3.2 拉曼探针的紫外-可见光谱表征50-52
• 3.3.3 SERS探针的TEM表征52
• 3.3.4 GNR@SiO_2/DPDA以及GNR/DPDA@SiO_2的拉曼光谱52-53
• 3.3.5 GNR/DPDA@SiO_2的拉曼信号放大53-54
• 3.3.6 GNR/DPDA@SiO_2拉曼探针的稳定性54
• 3.3.7 GNR/DPDA@SiO_2的细胞毒性54-55
• 3.3.8 GNR/DPDA@SiO_2用于活细胞成像55-56
• 3.3.9 GNR/DPDA@SiO_2用于组织深度成像56
• 3.4 小结56-58
• 结论与展望58-59
• 参考文献59-69
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文69-70
• 附录B 各化合物的核磁与质谱图70-71
• 致谢71

，

本文编号：1065737