表面等離子體耦合拉曼散射及功能化拉曼探針識別細(xì)胞研究.pdf

1、表面等離子體耦合發(fā)射(Surface Plasmon-Coupled Emission，SPCE)是利用金屬近場作用范圍內(nèi)的受激分子與金屬表面等離子體之間的耦合作用而建立起來的一種新型的界面增強(qiáng)技術(shù)。因具有角度分辨性、偏振性、背景抑制作用等優(yōu)勢，SPCE在近年來發(fā)展迅速，主要應(yīng)用于熒光方面，在拉曼散射方面的應(yīng)用較少且集中于Kretschmann模式的研究。將SPCE技術(shù)應(yīng)用到拉曼散射上，有利于改善拉曼散射的收集效率，提高檢測靈敏度。金屬

2、膜上的傳播表面等離子體(PSP)與金屬納米顆粒上的局域表面等離子體耦合，能進(jìn)一步增強(qiáng)拉曼散射。同時，功能化的納米顆粒作為可移動的拉曼活性基底，可進(jìn)入細(xì)胞并提供細(xì)胞內(nèi)變化的指紋信息。由于拉曼光譜和SPCE都具有距離依賴性，結(jié)合拉曼光譜和SPCE的技術(shù)，可特異性地對細(xì)胞膜區(qū)的生命活動進(jìn)行監(jiān)測，有望發(fā)展為高空間分辨率、快速成像、信息豐富的實(shí)時分析檢測工具。本論文致力于發(fā)展表面等離子體耦合拉曼光譜技術(shù)，并應(yīng)用修飾簡單的功能化納米顆粒探針檢測細(xì)胞

3、受體介導(dǎo)內(nèi)吞作用過程，利用表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)和SPCE現(xiàn)象初步探究探針與細(xì)胞之間的作用。論文分為以下四章:
　　第一章是緒論。該章首先綜述了SPCE的技術(shù)原理、光譜發(fā)射性質(zhì)及其研究進(jìn)展;而后重點(diǎn)介紹SPCE在拉曼散射和細(xì)胞研究領(lǐng)域中的應(yīng)用，以及納米顆粒作為拉曼基底應(yīng)用于探索細(xì)胞內(nèi)吞機(jī)理、靶向治療等方面的發(fā)展現(xiàn)狀;最后提出了本論文的研究設(shè)想。
　　第二章提出了反Kretschmann模式的表面等離子體耦合定向增強(qiáng)拉曼

4、散射(RK-SPCR)，探討了其角度分辨性、偏振性、增強(qiáng)效果以及耦合效率。研究表明，利用RK模式直接在球面結(jié)構(gòu)的空氣側(cè)入射，激勵拉曼偶極與平滑金屬膜上的PSP耦合，在棱鏡側(cè)46°處獲得高定向發(fā)射、p偏振的SPCR信號，比傳統(tǒng)SERS信號強(qiáng)度增強(qiáng)30倍，與時域有限差分法(FDTD)理論模擬結(jié)果相符。通過考察納米顆粒覆蓋率和球面間距對SPCR性質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)納米顆?？稍鰪?qiáng)球面間隙電場，同時也對PSP與拉曼偶極的耦合產(chǎn)生擾動，從而影響著表面等

5、離子體耦合的效率。RK-SPCR操作簡便、易于獲得定向增強(qiáng)的拉曼信號，有利于提高拉曼散射的收集效率，有望簡化拉曼光譜檢測儀器，發(fā)展成為先進(jìn)的生化檢測工具。
　　第三章利用功能化拉曼探針探索了細(xì)胞識別和受體介導(dǎo)內(nèi)吞作用。本章利用葉酸作為拉曼標(biāo)記和特異性配體修飾銀膜納米顆粒，制備了功能化表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)探針。該探針的制備過程簡單，細(xì)胞毒性小，可在復(fù)雜的細(xì)胞體系中穩(wěn)定存在。在功能化SERS探針的基礎(chǔ)上，引入異硫氰酸羅丹明B作

6、為熒光探針分子，用于熒光成像。通過SERS光譜、共焦熒光成像輔助，監(jiān)測了功能化探針與細(xì)胞的作用。利用表面等離子體耦合發(fā)射熒光顯微鏡(SPCEM)初步探究功能化探針的SPCE熒光現(xiàn)象，輔助驗(yàn)證探針與細(xì)胞的作用，我們觀察到SPCEM成像強(qiáng)度是落射模式的4倍。研究表明，功能化探針通過與癌細(xì)胞膜上的葉酸受體結(jié)合，識別癌細(xì)胞，并通過葉酸受體介導(dǎo)內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。SPCE可提高金屬膜/細(xì)胞界面成像的空間分辨率，與SERS技術(shù)結(jié)合可望成為監(jiān)測細(xì)胞膜