新型SERS纳米探针的构建及细胞中Caspase-3和CN~-的检测研究

发布时间：2020-08-24 15:23

【摘要】：近年来,表面增强拉曼散射(SERS)愈发的发展成熟,在化学、光学以及生命科学等领域的应用也越来越多。SERS技术可以正确识别分析物或分析物混合物,并具有高灵敏度和选择性。SERS纳米探针,作为新兴的光学纳米探针,通过结合不同类型的金属纳米材料,有机拉曼报告子和功能化部分合成。大量的SERS标记的SERS纳米探针研究主要应用于分子多重检测或在细胞,组织,微生物和活体水平上的生物成像。因此,SERS是一个真正的多学科领域交叉的研究,这得益于化学家、物理学家以及工程师之间的相互交流。令人兴奋的新发展的呈现,也预示着广泛利用SERS的巨大潜力,并将促进SERS从实验室研究转向临床诊断,生物医学传感,和现场应用。本文制备了两种不同类型的SERS纳米探针,主要开展了以下两个工作:(1)基于炔基的新型比率型SERS纳米探针用于活细胞和组织内细胞凋亡因子caspase-3的拉曼成像检测研究本章成功构建了一种基于炔基的SERS纳米探针,用于检测活细胞和组织中的caspase-3,具有高灵敏度和良好的信号重现性。基于炔基在细胞静默区(1800～2800 cm-1)的抗干扰能力,选用具有不同拉曼散射信号的炔基分子分别作为拉曼报告分子(标记于caspase-3的底物肽链)和内参分子,并与金纳米棒(GNR)自组装来构建独特的比率型纳米探针。被caspase-3特异性识别切割的肽链上的分子PEB(3-(4-(2-苯基乙炔基)苄硫基)丙酸)的拉曼信号(2218 cm-1)会减弱,而作为内参的炔基分子TPA(4-巯基苯乙炔)的拉曼信号(2027 cm-1)不发生改变,从而利用两种炔基拉曼信号强度的比值(I2027/2218)实现对caspase-3的比率型成像检测。(2)基于氧化石墨烯(GO)/金银纳米颗粒复合纳米材料的的新型SERS复合纳米探针用于CN-的检测研究本章选择石墨烯/金银纳米颗粒复合纳米材料作为SERS基底,即通过简单的GO、氯高铁血红素(Hemin)和HAuC14 一锅合成法即可得到初步探针rGO/Hemin/AuNPs,根据文献报道,银的SERS增强效果远高于金,但稳定性差,故在合成rGO/Hemin/AuNPs的基础上,在金上包银,随后又在银上包金,最终得到我们的SERS纳米探针rGO/Hemin/AuAgAuNPs用于检测CN-。所制备的SERS纳米探针对CN-有很好的响应,并能实现对其的定量检测。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.37;Q2-33
【图文】：

以万计的美元，而在当时Ｒａｍａｎ的整套装置计算下来也就２００卢比，即大约５０美元。逡逑他的整套实验装置由五个部分组成：光源汞灯、适宜的光过滤器、玻璃凝缩透镜、逡逑一烧瓶的苯和一个直视的“口袋”型分光仪。图１．１和图１．２分别是他早年间的一些实逡逑验Ｍ设备。逡逑１９２８年３月１６日，在班加罗尔举办的南印度科学协会的开幕式上Ｒａｍａｎ进行了逡逑一个名为“新型辐射”的关于该项研究的详细讲话。距离首次发现拉曼效应不到三逡逑个周的时间，他阐述了关于拉曼效应的主要特点。整个讲话以及苯的拉曼光谱图逡逑作为印度物理学杂志的特刊于１９２邋８年３月３１日发表［３邋］。逡逑１９２８年３月２２日，Ｒａｍａｎ和Ｋｒｉｓｈｎａｎ向Ｎａｔｕｒｅ杂志发送了名为“康普顿效应的光逡逑学模拟”的第三份电报，并于５月５日发表［４］。距离发送第一次电报仅３６天时间，这逡逑也表明Ｒａｍａｎ的实验进展及对其结果的理解程度的速度之快。逡逑Ｉ逡逑图１．１邋Ｒａｍａｎ的原始实验装置逡逑－２－逡逑

以万计的美元，而在当时Ｒａｍａｎ的整套装置计算下来也就２００卢比，即大约５０美元。逡逑他的整套实验装置由五个部分组成：光源汞灯、适宜的光过滤器、玻璃凝缩透镜、逡逑一烧瓶的苯和一个直视的“口袋”型分光仪。图１．１和图１．２分别是他早年间的一些实逡逑验Ｍ设备。逡逑１９２８年３月１６日，在班加罗尔举办的南印度科学协会的开幕式上Ｒａｍａｎ进行了逡逑一个名为“新型辐射”的关于该项研究的详细讲话。距离首次发现拉曼效应不到三逡逑个周的时间，他阐述了关于拉曼效应的主要特点。整个讲话以及苯的拉曼光谱图逡逑作为印度物理学杂志的特刊于１９２邋８年３月３１日发表［３邋］。逡逑１９２８年３月２２日，Ｒａｍａｎ和Ｋｒｉｓｈｎａｎ向Ｎａｔｕｒｅ杂志发送了名为“康普顿效应的光逡逑学模拟”的第三份电报，并于５月５日发表［４］。距离发送第一次电报仅３６天时间，这逡逑也表明Ｒａｍａｎ的实验进展及对其结果的理解程度的速度之快。逡逑Ｉ逡逑图１．１邋Ｒａｍａｎ的原始实验装置逡逑－２－逡逑

逡逑频率，这被称为反斯托克斯位移，或者上移。具体的能级跃迁如图１．３所示。逡逑Ｖｉｒｔｕａｌ邋逦ｒ逦逡逑ｅｎｅｒｇｙ逡逑ｓｔａｔｅｓ邋逦ｊ逦逦逡逑八逡逑Ｖｉｂｒａｔｉｏｎａｌ逡逑ｅｎｅｒｇｙ邋ｓｔａｔｅｓ逡逑画？．邋１１逦ｒ．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．－Ｉ．．．．．．．ｋｊ逡逑Ｉｎｆｒａｒｅｄ逦Ｒａｙｌｅｉｇｈ逦Ｓｔｏｋｅｓ邋Ａｎｔｉ－Ｓｔｏｋｅｓ逡逑ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ逦Ｒａｍａｎ邋Ｒａｍａｎ逡逑ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ邋ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ逡逑图１．３拉曼及瑞利散射过程的能级跃迁逡逑对于分子要展现拉曼效应，必须改变其电偶极子－电极极化率即振动状态的振逡逑动坐标。拉曼散射的强度与极化率的改变成正比。因此，拉曼光谱，散射强度作逡逑为频率转移的功能，取决于分子的振动状态。逡逑拉曼效应是基于样品的电子云与外部电场之间单色光的相互作用，它可以根逡逑据分子的极化率在分子内产生诱导偶极矩。由于激光不会激发分子，因此在能级逡逑之间不会有真正的转移［５］。拉曼效应不应与发射光（荧光或磷光）混淆，即激发逡逑电子状态的分子发射光子并返回到基态电子状态，在许多情况下是在基态电子状逡逑态势能面的振动激发态。拉曼散射也与红外（ＩＲ）吸收形成鲜明对比

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本文编号：2802626