摘要
金纳米颗粒(Gold nanoparticles,GNPs)由于具有合成方法成熟，形貌可控，易于修饰，化学性质稳定及生物相容性良好等优势，是备受研究者青睐的一种纳米材料。在光学成像研究方面，GNPs具有稳定的光学性质，不易发生光漂白和光眨眼现象，光学信号较强等特性，目前被广泛地应用于众多领域。然而，单纯的GNPs功能性单一，在实际的生物检测分析中仍存在局限性。基于此，对GNPs进行功能化修饰来满足不同的检测需求就显得尤为必要。目前，对GNPs进行功能化修饰的主要方法是在GNPs的表面进行配体修饰。比如，核酸适配体、DNA分子、有机分子、无机分子、生物蛋白等配体。二氧化锰(MnO2)纳米片作为一种无机纳米材料具有良好的生物兼容性，制备方法简便，易于通过化学还原反应被分解等优势，受到较多的关注被广泛地应用于多个研究领域。 本论文采用MnO2纳米片来修饰GNPs，通过水热还原法合成了光化学性质优良和单分散性良好的复合纳米颗粒(表示为GNP@MnO2NPs)，对其进行了系统的表征并应用在生物酶和激素小分子的传感检测分析，主要内容如下： (1)利用柠檬酸钠还原法制备出尺寸均一，单分散性良好的GNPs。在合成过程中，柠檬酸钠作为还原剂，将氯金酸还原生成GNPs后，又作为保护剂存在于GNPs的表面使其不易发生团聚。溶液中剩余的柠檬酸钠在高温下可以将高锰酸钾(KMnO4)还原成MnO2纳米片并包裹在GNPs的表面，形成了以GNPs为核MnO2纳米片包裹在表面的复合纳米颗粒(表示为GNP@MnO2NP)。采用透射电子显微镜(TEM)、紫外分光光度计(UV-vis)、动态光散射(DLS)、暗场显微镜(DFM)等仪器对复合纳米颗粒的外观形貌进行表征和光学性质的分析。结果表明，合成的复合纳米颗粒粒径均匀，单分散性好，具有稳定的光学性质，有利于在复杂生物样品中的分子识别分析。 (2)碱性磷酸酶(Alkaline phosphatase，ALP)在人体中的含量水平与许多生理过程紧密相关。基于单颗粒显微成像技术，以GNP@MnO2NPs作为纳米探针设计了一种颜色编码的单颗粒检测(Single-particle detection，SPD)法对ALP进行高灵敏性和高选择性检测分析。该反应的原理是磷酸抗坏血酸三钠盐(2-Phospho-L-ascorbic acid trisodium salt，AA2P)在37℃时能够被ALP催化水解产生抗坏血酸(Ascorbic acid，AA)，AA作为还原剂可以与MnO2薄层发生还原反应生成Mn2+。此时，GNPs表面的MnO2薄层就会被刻蚀。基于GNPs局部表面等离子共振(Local surface plasmon resonance，LSPR)效应,在刻蚀反应前后探针颗粒的散射颜色会发生明显的变化。在单颗粒水平上，通过分析探针颗粒的散射强度比，实现了对ALP的定性、定量检测。在缓冲溶液中获得了低至5.8μU/mL的检出限(Limit of detection，LOD)和0.06至2.48mU/mL的线性动态范围。此外，利用该方法也实现了在人血清中的ALP检测。结果表明本方法在生物光学成像和疾病诊疗等方面具有较大的应用前景。 (3)肾上腺素(Adrenaline，AD)是哺乳动物中枢神经系统中一种重要的激素，是神经系统用于信号传递的关键媒介。在本章中，在单颗粒水平上，基于SPD法以GNP@MnO2NPs作为纳米探针实现了对AD的定性定量的检测成像分析，获得了较高灵敏的LOD(7.17 nM)和较宽的线性检测范围(0.02-5μM)。同时，本方法也用于商用注射剂药品中AD含量的检测，获得了良好的回收率。因此，本方法在药品质量分析和疾病诊断等方面有广阔的发展前景和应用潜力。
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