摘要
近年来，光学纳米探针被广泛用于肿瘤标记物检测等疾病诊断领域。与量子点等荧光探针相比，基于等离子体纳米颗粒的表面增强拉曼散射(Surface-enhancedRamanScattering，SERS)探针具有峰形窄、灵敏度高、抗光漂白、操作简单等优势，有望成为下一代高灵敏度纳米探针。当前，基于单颗粒等离子体纳米颗粒合成的SERS探针，因其合成方法简单高效被广泛应用，但其表面电磁场较弱导致信号增强程度低。利用等离子体颗粒间隙形成的活性热点开发颗粒聚集型SERS探针是当前的研究热点。此外，在实际应用中，将SERS探针从复杂溶液中快速分离出来需要复杂的分离过程。借助磁性纳米材料的响应分离特性，开发磁性SERS探针成为一个重要的研究方向。如何将磁性材料与高亮度SERS探针结合起来是当前需要解决的关键问题。本文提出以Fe3O4@SiO2微球为内核，以单分散Au纳米颗粒为等离子体单元，选用巯基苯甲酸（MBA）作为报告分子，通过调控Au纳米颗粒之间静电相互作用，在Fe3O4@SiO2微球表面构筑大量的含有MBA报告分子的Au纳米颗粒二聚体，利用间隙热点的增强效应，从而合成出高亮度磁性SERS探针。在此基础上，探讨了该磁性SERS探针在试纸条免疫检测癌症标志物方面的应用。具体研究内容如下： （1）单分散Au纳米颗粒的可控合成及静电力调控聚集。本课题针对柠檬酸钠一步法制备Au纳米颗粒存在尺寸不均匀和形貌不规则等问题，提出采用种子介入生长，通过系统研究种子用量、溶液pH等与最终产物形貌的关系，优化反应参数，调控Au纳米颗粒生长从岛状模式向层层沉积模式转变。利用4.2nm的Au纳米颗粒作为种子，在层层沉积生长模式下，实现了5-50nm均匀球形Au纳米颗粒的可控合成。基于配体交换，在上述合成的Au纳米颗粒表面引入巯基苯甲酸（MBA）探针分子，考察溶液pH对MBA修饰Au纳米颗粒间静电斥力的调控和Au纳米颗粒的聚集行为，获得间隙型SERS探针，由于探针分子位于聚集体间隙，其拉曼信号比单颗粒SERS探针高约2个数量级。 （2）高亮度磁性SERS探针的合成及对肿瘤标志物的高灵敏度检测。本课题针对当前磁性SERS探针合成中，探针分子无法有效进入活性热点导致拉曼信号差的问题，提出以预先修饰有探针分子的Au纳米颗粒作为组装单元，在上一章节的基础上，调控二聚体Au纳米颗粒探针在磁性微球表面的形成，从而实现单分散高亮度磁性SERS探针的开发。以氨基修饰的单分散Fe3O4@SiO2微球（Fe3O4@SiO2-NH2）为核，以MBA修饰的Au纳米颗粒（MBA-Au）为组装单元，首先基于磁性微球表面氨基与MBA-Au纳米颗粒表面羧基的静电吸引作用，在Fe3O4@SiO2-NH2微球表面形成MBA-Au纳米颗粒单层；其次通过调节溶液pH值，调控Fe3O4@SiO2-NH2表面MBA-Au纳米颗粒与溶液中MBA-Au之间的静电斥力作用，实现高密度二聚体Au探针在磁性微球表面的形成。以癌胚抗原（CEA）抗体为例，通过二氧化硅壳层包覆和抗体修饰，以试纸条为检测平台，探究本实验中磁性SERS探针对CEA抗原的检测效果。研究表明免疫磁性SERS探针可以通过富集CEA抗原，极大地提高其检测水平，检测限达到0.1pg/mL，比常规试纸条显色检测极限低约5个数量级。
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