双金属表面增强拉曼散射纳米探针的制备及其分析检测应用

论文摘要

表面增强拉曼散射（SERS）通常被认为是一种通过电磁效应和化学效应来提升分子特异性拉曼信号响应的表面谱学分析技术,利用独特的分子振动指纹识别可快快速检测低至痕量的分析物。SERS在生物分析中的应用涉及功能化SERS基底与生物系统以及环境的复杂相互作用。因此,制备出可稳定存在同时能够反复制备的SERS活性基底对可靠的生物分析具有十分重要的意义。在本篇论文中,设计并制备了高灵敏度的双金属SERS活性基底,通过功能化修饰,应用于人乳头瘤病毒特异性核酸片段和多重外泌体的超灵敏检测。主要研究内容如下:1.基于“三明治杂交”SERS检测方法实现HPV-16特异性核酸片段的超灵敏检测。首先将双层拉曼报告分子嵌入Au@AgAgNR（金核双层银壳棒状纳米结构）,合成具有拉曼报告分子对应指纹图谱的SERS纳米标签。随后,在此双金属棒状纳米标签上功能化修饰检测探针序列,形成SERS检测探针。通过streptavidin-biotin亲和作用,DNA捕获探针与磁珠偶联,形成SERS捕获探针。最后,检测探针、靶标HPV-16、捕获探针三者识别和配对形成“三明治”纳米组装结构,实现对靶标HPV-16的特异性检测。2.基于核酸适配体的SERS生物传感器实现多重外泌体检测。首先利用巯基DNA介导合成了表面粗糙的金纳米海参核（gold nanotrepangs,GNTs）,然后在GNTs表面逐层修饰上双层拉曼报告分子和双层银壳,形成具有SERS活性的双金属纳米海参SERS标签（gold-silver-silver nanotrepangs,GSSNTs）。将linker DNA（可以与核酸适配体中的部分序列互补配对）修饰在GSSNTs上,获得SERS检测探针。此外,将特异性的核酸适配体结合在链霉亲和素偶联的磁珠表面,获得SERS捕获探针。SERS检测探针与捕获探针紧密结合,构成适用于外泌体检测应用的核酸适配体SERS生物传感器。当靶标外泌体存在时,捕获探针释放SERS检测探针,适配体与外泌体特征蛋白发生高特异性亲和反应,引起SERS信号变化,进而实现对癌症相关的外泌体生物标志物的单重和多重SERS检测。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 SERS
•     1.1.1 拉曼散射（RS）
•     1.1.2 SERS的历史发展
•     1.1.3 SERS的相关增强机理
•     1.1.4 SERS技术的优势和局限性
•   1.2 SERS活性基底
•     1.2.1 SERS活性基底的制备方法
•     1.2.2 SERS活性基底的种类
•   1.3 SERS光谱技术的应用
•     1.3.1 生物医学诊断
•     1.3.2 环境保护检测
•     1.3.3 微生物检测
•     1.3.4 SERS光谱成像
•   1.4 SERS技术的发展及展望
•     1.4.1 深紫外SERS技术（Deep-UV SERS）
•     1.4.2 针尖增强拉曼光谱（TERS）
•     1.4.3 快速受激SERS技术（Ultrafast and stimulated S ERS）
•     1.4.4 薄层色谱法与SERS联用技术（TLC-SERS）
•   1.5 本论文的研究意义及内容
• 第2章 棒状Au@AgAgNR SERS基底的制备及其应用于HPV-16特异性核酸片段的检测
•   2.1 前言
•   2.2 实验部分
•     2.2.1 试剂与材料
•     2.2.2 仪器与表征
•     2.2.3 棒状Au@AgAgNR SERS基底的制备
•     2.2.4 SERS检测探针的制备
•     2.2.5 SERS捕获探针的制备
•     2.2.6 HPV-16 SERS定量分析
•   2.3 结果与讨论
•     2.3.1 HPV-16检测的设计原理
•     2.3.2 SERS基底的合成及表征
•     2.3.3 可行性分析
•     2.3.4 实验条件优化
•     2.3.5 灵敏度研究
•     2.3.6 选择性研究
•     2.3.7 传感器的稳定性能测试
•   2.4 小结
• 第3章 双金属纳米海参SERS探针应用于多重癌症外泌体检测
•   3.1 前言
•   3.2 实验部分
•     3.2.1 本课题使用的试剂与材料
•     3.2.2 实验仪器与纳米材料的表征
•     3.2.3 GSSNT SERS标签的合成
•     3.2.4 SERS检测探针的制备
•     3.2.5 SERS捕获探针的制备
•     3.2.6 构建基于核酸适配体的SERS传感器
•     3.2.7 细胞培养和外泌体标准品的制备
•     3.2.8 蛋白质印迹分析
•     3.2.9 SERS检测单重外泌体
•     3.2.10 SERS检测多重外泌体
•   3.3 结果与讨论
•     3.3.1 实验方案原理设计
•     3.3.2 SERS纳米标签的制备及表征
•     3.3.3 外泌体的表征及定量
•     3.3.4 可行性研究
•     3.3.5 单重外泌体检测
•     3.3.6 多重外泌体检测
•     3.3.7 重复性和稳定性研究
•     3.3.8 实样检测
•   3.4 小结
• 第四章 总结与展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 宁翠芳

导师: 尹斌成

关键词: 表面增强拉曼散射,纳米标签,检测,多重外泌体检测

来源: 华东理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 生物学,化学

单位: 华东理工大学

分类号: Q503;O657.37

DOI: 10.27148/d.cnki.ghagu.2019.000095

总页数: 88

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