构建基于金基底的表面增强光谱传感器用于生物分子及有机小分子的检测研究

发布时间：2018-05-29 01:31

本文选题：表面增强拉曼 + 荧光传感器　；参考：《华东师范大学》2017年硕士论文

【摘要】：传感器作为一种超越人类感官的检测装置,在社会各个领域有着广泛的应用,其中,在传感器领域,表面增强光谱传感器因具有超高检测灵敏度而成为研究的热点。表面增强光谱传感器是一种由可感应光学信号的组件和将光信号转化为其他信号的组件而构成的用于对物质进行检测的分析系统。金纳米颗粒由于其形貌,尺寸可控,且具有卓越的表面效应、量子尺寸效应、独特的生物相容性、光学性质、化学性质而广泛应用于表面增强光谱传感器。制备金纳米材料或与其他材料结合组成的新型多功能材料,可实现不同材料在性能和用途上取长补短,这将在表面增强光谱传感器应用上有着重要的意义。近年来,人们已经构建了多种基于金纳米颗粒的表面增强光谱传感器,并应用于生物、化学分析,本论文也追随热点,为提高传感器的检测灵敏度、检测范围以及高效率制备基底材料而构建了一种检测性能可调,具有高灵敏度的荧光传感器和一种基底制备方法简单、快速的表面增强拉曼传感器。本论文的主要工作内容为:(1)基于金纳米颗粒表面与多聚腺嘌呤(polyA)之间强烈的吸附作用,我们制备了一种可由polyA调控的金纳米颗粒荧光传感器,以此对ATP进行荧光检测。我们首先在金纳米球的表面修饰上一段二嵌段寡核苷酸序列,此序列包括一段能与金球表面发生强烈吸附作用的多聚腺嘌呤(polyA)片段和一段能够特异性结合ATP分子的适配体片段。当ATP分子存在时,核酸适配体片段与ATP结合形成更稳定的发夹结构,使得Cy3修饰的DNA信号链与核酸适配体解链而脱离金纳米球,此时Cy3的荧光得以恢复。该种传感器安全无毒,可实现细胞内ATP分子的快速检测,并且通过改变polyA的长度可调控其检测性能。因此,我们相信这种荧光传感器将在物质分析、分子诊断等领域具有重要的研究。(2)利用金纳米颗粒特有的局域表面等离子共振(LSPR)性质而构建了一种基于金纳米颗粒和介孔二氧化硅球复合材料的表面增强拉曼光谱传感器,以此对4-巯基苯甲酸(4-MBA)分子进行SERS检测。通过一系列表征手段可知我们成功制备出了具有规则介孔结构的二氧化硅球,大量的金纳米颗粒负载在其孔道结构中,在激光激发下,金纳米颗粒间"热点"区域的电磁场被极大的增强,当4-MBA位于此"热点"区域时,其拉曼信号则被极大地增强,从而实现对4-MBA分子的痕量检测。此外,本论文探究了载金量、煅烧温度等不同的实验条件对表面增强拉曼传感器的检测效果的影响。本实验构建的基于AuNP/SiO2的表面增强传感器安全无毒,AuNP/SiO2基底制备方法快速简单,可实现工业化生产。除此之外,该复合材料表面可化学修饰功能基团成为药物的良好载体,这将在分析化学,材料化学,分子生物学领域提供更加广泛的应用。(3)利用金纳米粒子独特的LSPR及磁性材料的磁性,本论文构建了一种基于金纳米颗粒,介孔二氧化硅和四氧化三铁磁性纳米(AuNP/SiO2/Fe_3O_4)复合纳米材料的表面增强拉曼传感器,用于检测4-MBA分子。通过SEM、TEM、BET、XRD、磁滞回线等表征说明,这种基于金纳米颗粒的复合纳米材料不仅具有优良的孔道结构以承载Au纳米颗粒和Fe_3O_4颗粒,而且因该复合纳米材料具有磁性,在磁场下通过富集作用,产生更强的SERS增强效应。本实验构建的表面增强拉曼传感器安全无毒,在检测4-MBA时,检测下限可达到10-7M,实验证明AuNP/SiO2/Fe_3O_4可以作为构建表面增强拉曼传感器的基底平台。
[Abstract]:The invention relates to a surface - enhanced spectrum sensor , which is characterized in that : ( 1 ) the surface - enhanced spectrum sensor is a novel multifunctional material which can be controlled by polyA and has excellent surface effect , quantum size effect , unique biocompatibility , optical property and chemical property . A surface - enhanced Raman spectrum sensor based on Au nanoparticles and mesoporous silica spheres was prepared by using the properties of the local surface plasmon resonance ( LSPR ) specific to gold nanoparticles .
【学位授予单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.37

【参考文献】