發(fā)布時間：2020-03-24 08:49

【摘要】：表面增強拉曼散射(SERS)可以克服傳統(tǒng)拉曼光譜檢測中散射光強度微弱,待測分子散射截面小,拉曼信號弱等缺點從而實現(xiàn)對低濃度分析物檢測,甚至實現(xiàn)單分子檢測。這一技術(shù)可在特定情境下利用金屬顆粒表面等離子體共振效應(yīng),實現(xiàn)局域電磁場增強,并通過分子光譜中所獨有的“指紋”信息從而客觀反映分子微觀結(jié)構(gòu)特征�，F(xiàn)如今,SERS技術(shù)在眾多領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用,但通常檢測靈敏度受限。同時,SERS的基底材料還面臨高生物毒性,復(fù)雜制備工藝,低檢測極限,不穩(wěn)定的理化性質(zhì)等亟待解決的問題。納米金顆粒對光子具有很強的吸收作用,可產(chǎn)生表面等離子體共振現(xiàn)象,因而應(yīng)用在拉曼增強領(lǐng)域。絲素蛋白納米纖維是一種線狀蛋白質(zhì),能通過調(diào)節(jié)得到尺寸均一且穩(wěn)定的一維線狀態(tài)結(jié)構(gòu),同時,具有可調(diào)控的機械性能、生物相容性及降解性并易于功能化修飾。一直以來,利用絲蛋白和納米金復(fù)合并制備基底材料用于表面增強拉曼散射研究較少,并且尚未有人明確的提出納米金和絲蛋白合理的微觀搭載方式,使得納米金在復(fù)合體系中聚集同時仍能夠產(chǎn)生高效的局域表面等離子體共振效應(yīng),從而賦予基底拉曼增強性能。因此,本實驗用絲蛋白做模板調(diào)控金納米顆粒的微觀聚集體排列結(jié)構(gòu),并將復(fù)合材料應(yīng)用于表面拉曼增強散射,此舉對絲蛋白在生物納米材料領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要意義。本論文所研究的具體內(nèi)容如下:(1)實驗制備了粒徑約20-25nm的金顆粒,其表面帶正電荷,通過靜電作用吸附在帶負電荷的絲蛋白納米纖維兩側(cè),其中,絲蛋白納米纖維的三維尺寸為:長約1-2μm,寬20-30nm,厚約2nm。由于具有拉曼增強效果的納米金顆粒對基底增強效果起決定性作用,因此,調(diào)控納米金和絲蛋白的相對質(zhì)量比,使得絲蛋白表面吸附的納米金顆粒達到飽和,并通過觀察復(fù)合材料的Zeta電位變化趨勢,得到在絲蛋白表面吸附的納米金顆粒達到飽和狀態(tài)時兩者相對比例為1:1。(2)實驗中,通過AFM、SEM、TEM測試表征了絲素蛋白納米纖維-納米金復(fù)合材料在不同配比時的微觀形貌。發(fā)現(xiàn)伴隨著金顆粒含量的上升,絲蛋白納米纖維兩側(cè)的金顆粒在吸附狀態(tài)達到飽和的過程中逐漸出現(xiàn)有規(guī)律的交錯搭載結(jié)構(gòu),金顆粒間形成大量“熱點”縫隙,并從宏觀整體角度觀察,這一搭載模型類似于“三明治”結(jié)構(gòu),同時通過UV-vis證實吸附在絲蛋白納米纖維表面的金顆粒在激光照射下能夠產(chǎn)生表面等離子體共振現(xiàn)象,并以此作為實現(xiàn)拉曼增強的基礎(chǔ)。(3)在對基底材料的拉曼測試中,探究了不同配比的絲素蛋白納米纖維-納米金復(fù)合基底的增強效果,實驗發(fā)現(xiàn):僅單顆粒的納米金作用時,不能有效提升探針分子的拉曼信號,當體系內(nèi)加入絲蛋白納米纖維后形成“三明治”結(jié)構(gòu),正是由于這一特殊結(jié)構(gòu)所帶來“熱點”的作用使得復(fù)合材料的拉曼增強性能不斷提升。在本實驗考察范圍內(nèi),得到絲素蛋白納米纖維與納米金最佳配比為1:1,這與金顆粒吸附達到飽和狀態(tài)時的比例相一致。之后以此為拉曼增強基底對三種探針分子進行測定,得到4-ATP探針分子檢測極限可達10~(-13)M,R6G和NPT探針分子檢測極限為10~(-9)M。因此本實驗制備的增強基底材料不僅靈敏性高同時具有普適性。(4)最后,將飽和比例的復(fù)合材料攜帶4-ATP探針分子加入細胞體系,在細胞吞噬攜帶探針的材料后,利用拉曼mapping手段實現(xiàn)細胞的拉曼成像。通過CCK-8實驗證明復(fù)合材料具有非常優(yōu)異的生物相容性,即使攜帶一定量具有細胞毒性的探針分子仍不會對細胞活性產(chǎn)生影響。本研究制備的“三明治”結(jié)構(gòu)的絲素蛋白納米纖維-納米金復(fù)合基底材料為后續(xù)制備更高效靈敏的拉曼增強基底做鋪墊,同時也為腫瘤熱療,細胞狀態(tài)實時監(jiān)測,診療一體化應(yīng)用的探索奠定基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：青島科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1;O657.37

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本文編號：2598087