基于单个银包金纳米星共振瑞利散射性质的癌胚抗原检测研究

发布时间：2017-08-19 09:20

  本文关键词：基于单个银包金纳米星共振瑞利散射性质的癌胚抗原检测研究

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【摘要】：单颗粒局域表面等离子(LSPR)技术作为一种新型的光谱分析技术,由于其稳定、高灵敏度、无标记等优点,广泛应用于生物、化学和医学领域。金属纳米颗粒的局域表面等离子共振(LSPR)能显示出独特的光吸收和散射特性,结合暗场显微镜,可以获得单个纳米颗粒的共振瑞利散射光谱(PRRS)性质。纳米颗粒的元素成分、形状、大小,局部折射率的变化和颗粒间的耦合都会引起纳米颗粒PRRS光谱性质的变化。随着纳米技术的发展,研究者们已经合成出了具有PRRS光谱性质的纳米结构,如纳米棒、纳米星、双金属复合结构等。其中双金属结构结合了贵金属金、银所共有的理化特性,其PRRS光谱对环境具有更强的灵敏度。因此,一种基于单个金银双金属结构的局部表面等离子(LSPR)技术的传感器得到了广泛的关注。它是通过改变单个金属纳米颗粒所处环境的折射率从而使共振瑞利散射光谱(PRRS)性质发生改变的生物传感分析技术。本论文通过种子介导生长法合成尺寸均一且稳定的金纳米星颗粒,然后采用还原硝酸银制备出一定厚度的银包金纳米星颗粒。在此基础上,本论文采用浓度梯度法,构建了一种新型银包金纳米星共振瑞利散射界面,基于这种优良的检测界面,能灵敏实时的检测浓度在1 pg/mL～10μ/mL范围内的癌胚抗原(CEA)。具体工作内容如下：1.银包金纳米星的制备和表征在这个方法中,首先利用种子介导生长法制备出稳定性,均一性良好的金纳米星颗粒,内核尺寸控制在50 nm,枝角长35±5nm左右,随后采用化学还原法在金纳米星表面还原AgNO3,通过控制AgNO3的浓度,形成形貌和尺寸均一性都良好的银包金纳米星,其内核尺寸控制在55 nm,枝角长35±5 nm左右。采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外分光光度计、单粒子光谱仪对银包金纳米星进行表面型貌和光学性质的双向表征,结果显示该方法所制备的银包金纳米星产率高、结构稳定、尺寸均一且具有良好的共振瑞利散射光谱性质。2.银包金纳米星共振瑞利散射界面的制备制备了单个银包金纳米星共振瑞利散射界面,并对其PRRS性质进行评估。首先氨基化玻璃,在玻璃表面垂直滴入不同浓度的银包金纳米星溶液,运用暗场显微镜拍摄暗场图片,利用ImageJ软件计算颗粒数,采用浓度梯度法证明单粒子,并且通过调试不同浓度的银包金纳米星溶液,选择合适的浓度,制备出了单分散性良好的共振瑞利散射界面。并且在不同折射率环境中(1、1.33、1.36、1.40、1.47的空气、水、乙醇、乙醇和丙三醇混合液、以及丙三醇)测量材料的共振瑞利散射性质,结果证明了该材料对环境折射率的灵敏度高。3.基于银包金纳米星PRRS传感器用于CEA实时检测研究以银包金纳米星和单个银包金纳米颗粒共振瑞利散射界面为部件进一步构建了PRRS传感器用于CEA实时原位检测研究。在单个银包金纳米星共振瑞利散射界面上吸附4-MBA、CEA标记抗体、制成单个银包金纳米星共振瑞利散射检测界面,通过抗原抗体特异性结合,实现对癌胚抗原的识别和定量分析。实验结果显示,在1pg/mL～10μg/mL范围内,CEA传感器的共振瑞利散射光谱峰位置的迁移量与CEA的浓度呈现良好线性关系,能明显区分CEA浓度在1pg/mL～10μg/mL范围内的变化。这表明所制备的单分散银包金纳米星是一种理想的用于构建实时原位监测免疫分析过程材料,并且该探针具有很好临床癌症标志物诊断的潜在价值。
【关键词】：定量分析 共振瑞利散射传感器 银包金纳米星 癌胚抗原
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R730.43;O657.3
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-33
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 金属纳米颗粒局部表面等离子共振11-17
• 1.2.1 局部表面等离子共振(LSPR)的原理11-12
• 1.2.2 局部表面等离子共振光谱影响因素12-15
• 1.2.3 局部表面等离子共振的应用15-17
• 1.3 基于暗场显微镜的单颗粒LSPR光谱17-21
• 1.3.1 不同金属纳米颗粒的LSPR光谱17
• 1.3.2 单颗粒研究的重要意义17-19
• 1.3.3 暗场显微镜和共振瑞利散射光谱(PRRS)19-21
• 1.4 基于暗场显微镜的单颗粒LSPR光谱用于生物分子检测21-26
• 1.4.1 通过局部折射率的变化进行等离共振传感21-23
• 1.4.2 通过颗粒间的耦合等离共振传感23-24
• 1.4.3 等离共振能量转移24-25
• 1.4.4 等离共振纳米颗粒的催化作用25-26
• 1.5 本论文研究的主要目的及内容26-28
• 参考文献28-33
• 第二章 银包金纳米星的制备和表征33-41
• 2.1 引言33-34
• 2.2 实验部分34-36
• 2.2.1 试剂和材料34
• 2.2.2 仪器与设备34-35
• 2.2.3 金纳米星的制备35
• 2.2.4 银包金纳米星(AuNSs@Ag)的制备35
• 2.2.5 表征35-36
• 2.3 结果和讨论36-39
• 2.3.1 银包金纳米星(AuNSs@Ag)的形貌表征36-37
• 2.3.2 金纳米星和银包金纳米星(AuNSs@Ag)的光学性质表征37-38
• 2.3.3 银包金纳米星(AuNSs@Ag)的稳定性表征38-39
• 2.4 本章小结39-40
• 参考文献40-41
• 第三章 银包金纳米星共振瑞利散射界面的制备41-52
• 3.1 引言41-42
• 3.2 实验部分42-45
• 3.2.1 试剂和材料42
• 3.2.2 仪器与设备42-43
• 3.2.3 银包金纳米星共振瑞利散射界面43-44
• 3.2.4 银包金纳米星共振瑞利散射性质44-45
• 3.3 结果和讨论45-50
• 3.3.1 银包金纳米星共振瑞利散射界面45-48
• 3.3.2 银包金纳米星共振瑞利散射光谱表征48-50
• 3.4 本章小结50-51
• 参考文献51-52
• 第四章 基于银包金纳米星PRRS传感器用于CEA实时检测研究52-64
• 4.1 引言52-53
• 4.2 实验部分53-55
• 4.2.1 试剂和材料53
• 4.2.2 仪器与设备53-54
• 4.2.3 银包金纳米星PRRS传感器的制备54-55
• 4.2.4 CEA的实时原位检测55
• 4.2.5 表征55
• 4.3 结果和讨论55-61
• 4.3.1 基于单个银包金纳米星的PRRS传感器实时检测CEA55-57
• 4.3.2 基于单个银包金纳米星的PRRS传感器的构建与表征57-58
• 4.3.3 CEA的检测58-61
• 4.4 本章小结61-63
• 参考文献63-64
• 第五章 总结与展望64-66
• 5.1 本文总结64-65
• 5.2 后续展望65-66
• 硕士期间发表论文66-67
• 致谢67

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