磁辅助表面增强拉曼基底的制备及其在体内药物分析中的应用

发布时间：2019-10-03 13:29

【摘要】：体内药物分析是研究生物机体中药物及其代谢物和内源性物质的质与量变化规律的分析方法学。其主要任务包括:进行分析方法学研究、为药物体内研究提供数据、为临床治疗药物监测提供数据、内源性物质的监测和研究、滥用药物的检测。然而体内药物分析面临的最大挑战是生物样品成分复杂、药物及其代谢物浓度低,因此对分析方法的灵敏度要求较高。表面增强拉曼散射(Surface-Enhanced Raman Scattering,SERS)光谱具有样本处理简单、非侵入性检测、灵敏度高、能提供丰富的指纹图谱信息等优点,在实现高灵敏无损检测的同时还可获得目标检测物的分子结构信息,因此成为了一种新兴的体内药物分析手段。表面增强拉曼散射光谱应用的必须前提是要有好的拉曼信号增强基底,金、银纳米粒子是最常见的SERS基底。为了适用于复杂的生物样品对分离及灵敏度的要求,我们利用磁性材料对传统的SERS基底进行功能化制备Au/磁复合基底,这样在外磁场作用下就能快速、简便地实现基底与复杂样品的分离检测。本文进行尝试性研究,利用Fe@Fe3O4核壳结构、泡沫镍等磁性材料作还原剂模板,原位合成金纳米粒子,并进一步优化改进得到三种性能良好的磁性SERS基底,试图用于内源性物质多巴胺浓度检测及抗癌药物6-巯基嘌呤血药浓度检测,为表面增强拉曼光谱技术用于体内药物分析打下基础。具体工作内容如下:一、内源性生物标志物多巴胺(dopamine,DA)的含量与很多神经性疾病有关,如阿尔茨海默病、帕金森综合征等。本文用热分解法合成Fe@Fe3O4核壳纳米粒子,并以铁核作还原剂还原氯金酸,原位合成Au/Fe3O4纳米复合基底。采用便携式拉曼光谱仪检测血清中多巴胺浓度,最低检出限为5×10-9 M(S/N=3),方法简便快捷,重现性好,加标检测结果与高效液相-质谱(HPLC-MS)结果具有可比性,实现了表面增强拉曼散射光谱技术对于内源性物质的快速、灵敏检测。二、为了简化基底的磁优化步骤得到较干净的SERS基底,我们采用了泡沫镍作为原位还原模板,合成Au-NFs复合磁性SERS基底。泡沫镍是一种海绵状多孔金属镍材料,其独特的三维网状结构能够提供很好的吸附力和粗糙度。不仅基底制备过程及其快速简便,磁性很好能瞬间实现磁分离操作,而且SERS增强效果理想。检测药物分子6-巯基嘌呤最低检出限为1×10-9 M(S/N=3)。该研究为SERS基底的功能化提供了一种新的研究思路,有望在未来制备出一系列针对不同实际应用的磁功能化SERS基底。三、为了平衡基底干净操作快(工作二)和基底SERS性能及稳定性(工作一),且充分利用好泡沫镍的多孔结构制备出更具有实际应用价值的SERS基底,我们在泡沫镍与金纳米粒子之间引入了石墨烯材料。石墨烯不仅能够通过电荷转移的方式提高SERS增强性能(102-103)还具有较好的待测分子吸附性,同时,石墨烯优异的稳定性还可以保护表层的金纳米粒子。制备的Au/rGO/NFs磁性SERS基底检测探针分子4-MPy及药物分子6-MP的性能均比Au-NFs基底好,更具有实际应用价值,为表面增强拉曼光谱技术针对性的用于体内药物分析提供了努力的方向。本论文研究结果表明,表面增强拉曼散射光谱技术对内源性物质多巴胺、6-巯基嘌呤血药浓度进行检测,实验结果可靠,具有一定的临床参考价值。虽然还有很多工作有待探索改进,我们仍然可以展望未来,表面增强拉曼光谱作为一种快速、无损、安全的检测技术,在体内药物分析乃至临床检测中会有非常好的应用前景。
【图文】：

示意图,瑞利散射,拉曼散射,拉曼光谱技术

拉曼散射及瑞利散射的原理示意图

示意图,壳层,纳米粒子,示意图

图 1-2 壳层隔离的纳米粒子（SHIN）的合成示意图。自从半导体材料不仅具有光催化活性同时还具有很高的 SERS 增强效应以来，，越来越多的半导体-贵金属纳米复合材料被合成出来，Alessandri[90]
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R96;O657.37

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