空間限制性貴金屬納米粒子生長(zhǎng)方法及生長(zhǎng)過(guò)程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、表面增強(qiáng)拉曼散射（Surface-enhance Raman scattering，SERS）光譜是一種極強(qiáng)的分子振動(dòng)光譜，主要用于檢測(cè)納米粒子表面或者其上的分子的振動(dòng)，它的存在極大地延伸了普通拉曼光譜的應(yīng)用。表面增強(qiáng)拉曼散射光譜自1970年被發(fā)現(xiàn)以來(lái)，已經(jīng)被應(yīng)用于很多領(lǐng)域，尤其是在生物化學(xué)、生命科學(xué)以及醫(yī)學(xué)診斷等方面。伴隨著納米材料和激光技術(shù)的進(jìn)步，SERS技術(shù)具有非常誘人的發(fā)展前景。優(yōu)良穩(wěn)定的SERS基底是實(shí)現(xiàn)拉曼增強(qiáng)的一個(gè)非常重要

2、的前提條件，而貴金屬的拉曼增強(qiáng)能力是SERS基底篩選的一個(gè)重要因素。通常評(píng)價(jià)SERS基底的方法是簡(jiǎn)單地把制備好的貴金屬納米粒子與拉曼報(bào)告分子混合，然后來(lái)測(cè)定單個(gè)貴金屬納米粒子的拉曼信號(hào)用以評(píng)估貴金屬納米粒子的拉曼增強(qiáng)能力。但這種方法往往會(huì)導(dǎo)致納米粒子表面的拉曼報(bào)告分子分布不均勻，納米粒子易團(tuán)聚，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)采用拉曼信號(hào)對(duì)納米粒子生長(zhǎng)過(guò)程中結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。本研究分為三個(gè)部分：
　?、趴臻g限制性生長(zhǎng)方法的確立。選用介孔二氧化硅（m

3、SiO2）層包裹的金納米棒為種子，mSiO2層具有滲透性，為反應(yīng)物和拉曼報(bào)告分子透過(guò)mSiO2層，以金納米棒為晶核長(zhǎng)銀提供可能。該部分通過(guò)對(duì)反應(yīng)溫度、mSiO2層厚度等條件的討論確立了最優(yōu)的反應(yīng)條件，即金納米棒包裹的mSiO2厚度約為10 nm，反應(yīng)溫度為60℃水浴。通過(guò)原位生長(zhǎng)和金屬納米粒子替換的空間限制性生長(zhǎng)方式合成了三種結(jié)構(gòu)的納米粒子，證明了此方法應(yīng)用的廣泛性。課題開展中，首次發(fā)現(xiàn)了mSiO2層具有一定的彈性，該彈性性質(zhì)使得以金納

4、米棒為種子長(zhǎng)銀層過(guò)程中包裹的mSiO2層不破裂，保證了納米粒子結(jié)構(gòu)的完整性，避免了其團(tuán)聚。
　?、瀑F金屬納米粒子過(guò)程中拉曼性質(zhì)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)?？臻g限制性生長(zhǎng)方法是以mSiO2層包裹的貴金屬為種子原位連續(xù)性生長(zhǎng)的方法，為生長(zhǎng)過(guò)程中進(jìn)行拉曼信號(hào)監(jiān)測(cè)提供了可能；另外，mSiO2層可以使拉曼報(bào)告分子均勻地分布在mSiO2層內(nèi)，保證了在連續(xù)長(zhǎng)銀的納米粒子微環(huán)境中拉曼報(bào)告分子是一致的。生長(zhǎng)體系中加入拉曼報(bào)告分子結(jié)晶紫使其在體系中的濃度為10-6

5、M，于生長(zhǎng)過(guò)程中不同時(shí)間點(diǎn)采樣，632.8 nm激發(fā)波長(zhǎng)下測(cè)定其拉曼光譜。結(jié)果顯示，總體上，SERS信號(hào)的變化呈現(xiàn)一種升-降-升的模式。通過(guò)與對(duì)照結(jié)構(gòu)（Au@AgNR）的比較實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了空間限制性生長(zhǎng)方法用于合成結(jié)構(gòu)相似的納米粒子更加簡(jiǎn)便且納米粒子不易團(tuán)聚的優(yōu)點(diǎn)。
　?、荢ERS探針的應(yīng)用。合成得到的SERS探針具有很強(qiáng)的拉曼信號(hào)，為SERS探針用于活細(xì)胞標(biāo)記提供了可能。mSiO2層的會(huì)使其在生物介質(zhì)中的穩(wěn)定性提高，不易團(tuán)聚，結(jié)合

6、其具有銀層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為細(xì)菌部分的實(shí)驗(yàn)探索提供了依據(jù)?；谝陨险归_了應(yīng)用方面的初步探索。細(xì)胞MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在SERS探針的濃度低于10μg mL?1時(shí)，其對(duì)細(xì)胞增殖沒(méi)有明顯的抑制作用，且其被細(xì)胞吞噬后可以在細(xì)胞內(nèi)測(cè)到其拉曼信號(hào)，實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞標(biāo)記。細(xì)菌實(shí)驗(yàn)，通過(guò)與對(duì)照結(jié)構(gòu)（Au@AgNR）的抑菌實(shí)驗(yàn)比較，本課題中合成的SERS探針抑菌效果更好。采用空間限制性生長(zhǎng)方法合成納米粒子的方案解決了傳統(tǒng)的納米粒子與報(bào)告分子混合過(guò)程中存在的納米粒