納米金顆粒在生物光學(xué)傳感及成像中的一些應(yīng)用研究.pdf

1、納米生物光子學(xué)是納米科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)及光子學(xué)三學(xué)科交叉的前沿領(lǐng)域，為生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)提供了新的研究手段和發(fā)展機(jī)會(huì)。其中，具有表面等離子體共振特性的納米金顆粒作為一種安全無(wú)毒的金屬納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。本論文探討了納米金顆粒的化學(xué)制備、表面包覆及連接方法，總結(jié)了納米金顆粒表面等離子體共振光學(xué)特性的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)，并利用其光學(xué)特性在生物分子識(shí)別傳感、光學(xué)成像和生醫(yī)光熱治療中展開(kāi)了應(yīng)用研究。
　　 本論文采用納米金球和納米金棒兩種材

2、料，首先對(duì)它們不同尺寸的合成方法進(jìn)行介紹，探討了利用多層高分子聚合電解質(zhì)及二氧化硅對(duì)納米金顆粒進(jìn)行包覆的方法及優(yōu)勢(shì)，并研究了納米金顆粒同其他納米顆粒及生物分子間的連接。論文總結(jié)了納米金顆粒表面等離子體共振特性的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)：對(duì)顆粒形狀尺寸、之間距離和周圍環(huán)境敏感的局域表面等離子體共振消光峰；高效率的熒光猝滅效應(yīng)；顯著的表面局域場(chǎng)增強(qiáng)效應(yīng)及雙光子輻射發(fā)光特點(diǎn)。
　　 利用鏈球菌霉素和生物素間的特異性分子識(shí)別，生物素標(biāo)記的納米金顆粒通過(guò)

3、鏈球菌霉素連接在一起，產(chǎn)生聚集；根據(jù)納米金顆粒消光峰對(duì)顆粒間距離敏感的原理，通過(guò)探測(cè)顆粒聚集后消光峰的紅移及展寬進(jìn)行鏈球菌霉素的傳感。鏈球菌霉素吸附在生物素標(biāo)記的納米金顆粒表面后改變了其表面介質(zhì)折射率，根據(jù)納米金顆粒消光峰對(duì)顆粒表面介質(zhì)折射率敏感的原理，通過(guò)探測(cè)顆粒被吸附后消光峰的紅移進(jìn)行鏈球菌霉素的傳感。論文采用聚合物包覆的納米金球和納米金棒完成傳感探測(cè)并對(duì)兩種傳感機(jī)理進(jìn)行比較。
　　 分別連接于量子點(diǎn)及納米金顆粒兩段寡核苷酸

4、的DNA雜交可以使兩顆粒相互靠近。根據(jù)納米金顆粒對(duì)附近熒光劑的熒光猝滅效應(yīng)，通過(guò)觀察量子點(diǎn)的熒光猝滅現(xiàn)象判斷兩段核酸序列是否互補(bǔ)。論文提出了基于納米金球猝滅的優(yōu)化傳感方案，利用納米金棒消光峰可調(diào)的特性和對(duì)納米金棒進(jìn)行不同厚度的聚合物包覆探討了基于表面能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)的納米金熒光猝滅物理機(jī)理，并結(jié)合微流控技術(shù)設(shè)計(jì)多通道的DNA傳感器。
　　 納米金顆粒表面局域場(chǎng)增強(qiáng)的應(yīng)用主要為兩方面：對(duì)附近熒光劑的熒光增強(qiáng)的作用和輔助附近分子的表面增

5、強(qiáng)拉曼散射。論文探討了納米金棒對(duì)附近量子點(diǎn)熒光壽命和量子產(chǎn)率的影響以及產(chǎn)生熒光增強(qiáng)的條件；研究了納米金棒及具有多“熱點(diǎn)”的金棒組合結(jié)構(gòu)對(duì)其附近分子拉曼散射的增強(qiáng)作用。
　　 利用納米金棒表面等離子體共振消光的散射特性，論文討論了其在腫瘤細(xì)胞標(biāo)記和在液晶材料中的暗場(chǎng)顯微成像應(yīng)用。利用納米金棒的雙光子輻射特性及納米金棒對(duì)量子點(diǎn)的熒光增強(qiáng)效應(yīng)，連接量子點(diǎn)的納米金棒作為探針被用于標(biāo)記腫瘤細(xì)胞的單光子及雙光子熒光壽命成像中。最后論文還研究