熱點效應表面增強拉曼散射免疫檢測新技術及其應用研究.pdf

1、表面增強拉曼散射（Surface-Enhanced Raman Scattering，SERS）是一種具有廣泛應用潛力的振動光譜技術，可以對貴金屬表面或附近的分子進行無損和超靈敏表征?；谄鋯畏肿铀届`敏度和指紋譜特征，SERS已經廣泛應用于表面科學、食品安全、和化學分子、蛋白、細菌、甚至細胞檢測領域。根據SERS增強機制，貴金屬納米尖端或間隙中的電磁場發(fā)生共振耦合，電磁場強度得到局部增強，形成熱點結構，可對位于熱點結構中的拉曼報告分子

2、產生極大的電磁增強。熱點效應增強是SERS增強的主要貢獻。
　　本文從實驗和理論仿真方面研究了SERS熱點增強效應的理論規(guī)律；使用金膜基底、硅殼磁珠、銀殼磁珠作為SERS免疫檢測基底，實現了多種基于熱點結構的高靈敏度SERS免疫檢測方法；重點解決SERS免疫檢測基底目前存在的關鍵問題。主要研究內容如下：
　　1、制備了一種納米銀熱點結構，并研究了其SERS熱點增強效應。
　　這種納米銀熱點結構使用超薄硅殼作為間隔，以在

3、銀核與銀衛(wèi)星之間產生可控的納米間隙。為了制備這種納米結構，里層為吸附了拉曼報告分子的60 nm左右大小的銀核，中間夾層為2.0-6.5 nm的二氧化硅殼層作為納米間隙，最外層為使用正丁胺在其表面原位還原的銀顆粒作為衛(wèi)星粒子。我們通過實驗及三維時域有限元差分算法，研究了不同納米間隙及還原的不同大小銀顆粒對SERS熱點增強效應的影響。其 SERS增強能力達到最大時，相對于單純的吸附了 PATP的AgNPs@SiO2核殼結構，信號增強了14.

4、6倍，采用三維時域有限元差分算法仿真計算其最大局域增強系數達到9.5×105。
　　2、建立了金膜基底SERS免疫檢測方法。
　　使用抗體偶聯修飾的金膜基底、金核銀殼納米粒子 Au@AgNPs分別作為SERS免疫檢測檢測基底和 SERS tags。當待測溶液中存在目標蛋白時，金膜基底與Au@AgNPs形成三明治夾心免疫復合物，并通過局域電磁場共振耦合產生熱點結構，電磁場得到增強，SERS信號也即得到增強。據此原理，對 HBs

5、Ag的檢測限為66.87 pg/mL，線性范圍為250 pg/mL至150 ng/mL。
　　3、建立了硅殼磁珠基底SERS免疫檢測方法。
　　采用溶劑熱合成法制備Fe3O4超順磁珠，水解正硅酸乙酯包被二氧化硅殼層，然后偶聯了抗體作為SERS免疫檢測基底?？贵w偶聯修飾的硅殼磁珠基底通過磁免疫分離富集待測溶液中的目標蛋白，然后再與Au@AgNPs SERS tags形成三明治夾心免疫復合物。據此原理，對HBsAg的檢測限為4.

6、72 pg/mL，線性范圍為10 pg/mL至25 ng/mL。
　　4、建立了銀殼磁珠基底高靈敏度SERS免疫檢測方法。
　　使用捕獲抗體偶聯修飾的銀殼磁珠作為目標蛋白富集和 SERS信號增強基底。金納米棒AuNRs包覆了一層銀薄殼以調整其吸收峰與近紅外共振拉曼報告分子DTTC和激發(fā)光波長785 nm產生共振耦合。在金核銀納米棒Au@AgNRs表面偶聯了抗體，并作為 SERS tags。免疫復合物中的銀殼磁珠和 Au@Ag