【摘要】：表面增強拉曼光譜(Surface-enahanced Raman spectroscopy,SERS)具有高靈敏、高光譜分辨、無水干擾等諸多優(yōu)勢,既能對分析物本體直接檢測,又能通過衍生或傳感等方式對分析物實現(xiàn)間接檢測,是近年來分子光譜領(lǐng)域發(fā)展迅猛的一種手段。經(jīng)過四十余年的積淀與拓展,尤其是隨著金銀等貴金屬納米粒子增強基底的出現(xiàn),SERS技術(shù)能將其高靈敏、高選擇性的優(yōu)勢充分體現(xiàn)到標(biāo)記與無標(biāo)記檢測、生物傳感、細(xì)胞成像及活體分析等研究領(lǐng)域中。其研究范圍的擴展已從金銀等貴金屬納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建到實用SERS檢測器件的研制,從單一組分到復(fù)雜體系中多組分檢測,從單一細(xì)胞無標(biāo)記成像到多細(xì)胞器(分子)多色成像,從離體細(xì)胞到動植物活體成像等等。上述研究都表明SERS的應(yīng)用研究已從原先的分子指紋識別蛻變?yōu)榫哂形ㄒ恍宰R別特征的單一譜帶的精確分析。這一發(fā)展趨勢將更多地吸引分析化學(xué)、生物、藥學(xué)、環(huán)境和催化等學(xué)科研究者對拉曼光譜這一技術(shù)的關(guān)注。盡管如此,SERS在各領(lǐng)域的應(yīng)用還遠(yuǎn)未達(dá)到盡善盡美的程度,還需要從發(fā)展實用、定量和可靠的SERS檢測技術(shù)入手,圍繞高重現(xiàn)性增強基底的制備、高辨識度拉曼信號分子的設(shè)計與合成以及高選擇性檢測策略的構(gòu)建等幾個方面多下功夫�；诖�,本文提出幾種復(fù)雜體系中高可靠性SERS傳感分析檢測的新策略,并將其成功用于實際樣品的分析檢測,具體研究工作如下:1、作為細(xì)菌孢子的生物標(biāo)志物,批啶二甲酸(Dicarboxylic Pyridine Acid,DPA)的可靠、高靈敏現(xiàn)場檢測在當(dāng)前的生物安全應(yīng)急系統(tǒng)中仍然是亟待解決且具有挑戰(zhàn)性的工作。我們首次使用環(huán)境安全的Hg2+作為介導(dǎo)離子,高效絡(luò)合DPA并即時清除孢子中存在的干擾物質(zhì),如酪氨酸、苯丙氨酸、半胱氨酸和DNA等,巧妙利用木瓜蛋白酶修飾的SERS探針和DPA對Hg2+的競爭絡(luò)合作用,在無需樣品前處理的前提下,確保了 DPA可靠、快速和高靈敏的SERS傳感檢測。2、作為人體健康的重要指標(biāo),硫氰酸鹽(SCN-)的可靠、高靈敏檢測尤為重要。我們成功地將一種拉曼峰位(2208 cm-1)在生物靜默區(qū)的拉曼信號分子OPE3鉚定在Au@Ag納米粒子的金核表面,其銀殼層的表面通過十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)的組裝和保護(hù),構(gòu)建了一種超穩(wěn)定(3個月無變化)和實用的SCN-檢測試劑。將其成功用于如體液(唾液、尿液和血清)和食品(奶粉和蕓薹屬蔬菜)等各類實際樣品中SCN-的檢測,靈敏度和線性范圍等指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常見的離子色譜和紫外可見分光光度法。3、簡便、快速且精確的腫瘤標(biāo)志物血清學(xué)檢測對于癌癥的診療及預(yù)后都具有重要的臨床意義。SERS的高光譜特異性使得它在多種癌癥標(biāo)志物同時檢測方面具有明顯優(yōu)勢。我們在課題組前期工作基礎(chǔ)上,采用三種窄帶單峰的叁鍵信號分子(拉曼峰位分別位于生物靜默區(qū)的2105、2159和2227 cm-1)編碼了三種抗體偶聯(lián)的SERS標(biāo)記探針,利用最簡單可靠的抗體(編碼的SERS探針)-抗原(目標(biāo)物)-抗體(磁珠)三明治結(jié)構(gòu),能同時、無干擾地對肝癌三種典型標(biāo)志物AFP、CEA和FER進(jìn)行檢測。在此基礎(chǔ)上,開展了 43例臨床血清樣本的對照篩查,發(fā)現(xiàn)單一(AFP)、雙重(AFP和CEA)和三重標(biāo)志物(AFP、CEA和FER)篩查癌癥的準(zhǔn)確率顯著上升。該方法簡便快捷,其靈敏度上明顯優(yōu)于現(xiàn)有的臨床診斷方法。4、堿性磷酸酶(ALP),作為一種生物標(biāo)志物,其含量異�？梢灾甘竟趋�、腎臟、肝臟等部位的病變及某些癌癥,在臨床診斷方面具有重要的生物學(xué)意義。我們提出一種ALP誘導(dǎo)可控聚集的SERS檢測方法。Ag+作為媒介,一方面誘導(dǎo)SERS探針形成長度可控的金納米粒子鏈;另一方面,同底物共同存在時,通過酶催化作用,Ag+還原成Ag0銀簇,造成Ag+的消耗,SERS探針強度發(fā)生改變,實現(xiàn)了 ALP的檢測。與傳統(tǒng)不可控聚集法相比,該ALP的可控SERS檢測方法具有很高的可靠性。
【圖文】：

逑抵懈嚦煽啃裕櫻牛遙蛹觳廡虜唄約按鄒蟹治鲇τ茫]3?粒子探針（見圖１－２）。由于Ａｐｏ－ＧＯｘ與葡萄糖的親和能力大于Ａｐｏ－ＧＯｘ與葡逡逑聚糖的親和能力，葡萄糖加入體系后，會把修飾在ＦＩＴＣ的葡聚糖擠下來而遠(yuǎn)逡逑離金納米粒子，ＦＩＴＣ被淬滅的熒光得以恢復(fù)，構(gòu)建了一種高靈敏的葡萄糖傳感逡逑器，檢出限低至５邋ｎＭ。該傳感器細(xì)胞毒性小，且用Ａｐｏ－ＧＯｘ取代ＧＯｘ，可以逡逑避免其與葡萄糖作用消耗氧氣（0２）產(chǎn)生Ｈ２０２對正常細(xì)胞造成損傷，可用于細(xì)逡逑胞內(nèi)的葡萄糖熒光成像［２５］。熒光生化傳感分析方法的靈敏度高、檢測限低、逡逑選擇性好且操作簡單，但是發(fā)射光譜寬，不利于多組分的同時檢測分析［２６］。逡逑蟲一您逡逑圖１－２邋Ａｐｏ－ＧＯｘ修飾的金納米粒子探針用于葡萄糖傳感以及細(xì)胞成像［２５］。逡逑（３）化學(xué)發(fā)光生化傳感分析方法。與熒光不同，化學(xué)發(fā)光的激發(fā)能來源于逡逑化學(xué)反應(yīng)，是在某些氧化還原反應(yīng)過程中伴隨電子得失和能量躍遷產(chǎn)生的光輻逡逑射現(xiàn)象。在常見的化學(xué)發(fā)光體系中

逑抵懈嚦煽啃裕櫻牛遙蛹觳廡虜唄約按鄒蟹治鲇τ茫]3?粒子探針（見圖１－２）。由于Ａｐｏ－ＧＯｘ與葡萄糖的親和能力大于Ａｐｏ－ＧＯｘ與葡逡逑聚糖的親和能力，葡萄糖加入體系后，會把修飾在ＦＩＴＣ的葡聚糖擠下來而遠(yuǎn)逡逑離金納米粒子，ＦＩＴＣ被淬滅的熒光得以恢復(fù)，構(gòu)建了一種高靈敏的葡萄糖傳感逡逑器，檢出限低至５邋ｎＭ。該傳感器細(xì)胞毒性小，且用Ａｐｏ－ＧＯｘ取代ＧＯｘ，可以逡逑避免其與葡萄糖作用消耗氧氣（0２）產(chǎn)生Ｈ２０２對正常細(xì)胞造成損傷，可用于細(xì)逡逑胞內(nèi)的葡萄糖熒光成像［２５］。熒光生化傳感分析方法的靈敏度高、檢測限低、逡逑選擇性好且操作簡單，但是發(fā)射光譜寬，，不利于多組分的同時檢測分析［２６］。逡逑蟲一您逡逑圖１－２邋Ａｐｏ－ＧＯｘ修飾的金納米粒子探針用于葡萄糖傳感以及細(xì)胞成像［２５］。逡逑（３）化學(xué)發(fā)光生化傳感分析方法。與熒光不同，化學(xué)發(fā)光的激發(fā)能來源于逡逑化學(xué)反應(yīng)，是在某些氧化還原反應(yīng)過程中伴隨電子得失和能量躍遷產(chǎn)生的光輻逡逑射現(xiàn)象。在常見的化學(xué)發(fā)光體系中
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O657.37;TP212

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 袁君杰;謝幼專;韓辰;孫偉;張凱;趙杰;盧霄;盧建熙;任偉;;微波消解-ICP-MS測定動物血清和組織器官中的微量銀元素[J];光譜學(xué)與光譜分析;2014年09期

2 Min Fang;Chun-wei Peng;Dai-Wen Pang;Yan Li;;Quantum Dots for Cancer Research:Current Status,Remaining Issues,and Future Perspectives[J];Cancer Biology & Medicine;2012年03期

本文編號：2706922