金纳米结构阵列的制备与表征

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1、东南大学石贞士学位论文时又能给出表面分子的结构信息，而且具有不受水分子干扰，对待测样品界面选择性好、易于实现现场检测、检测极限低等优剧7’26‘，从而成为确定表面吸附分子种类、测定吸附分子在表面的取向、研究吸附分子的表面反应、研究吸附分子的共吸附现象等的有力工具【261，在电化学、化学、生物传感器、生物医学检测及痕量检测与分析等领域也得到了广泛的应用。随着研究和应用的不断深入，一般认为要观察至IJSERS现象，必须满足以下几个条件[27J：①分子必须吸附在表面或胶体粒子上；②选择合适的基底(如Au、Ag、Cu)；

2、③表面有合适的粗糙度。SERS效应的强弱与纳米粒子的大小、形状、表面粗糙度(比表面积)、空间排列等因素有关。因此，发现重现性好、稳定性高的SERS基底一直是人们努力的方向。金纳米粒子SERS效应较强而且具有优良的生物吸附性，适于做SERS基底。胶体金的悬浮液是应用较广泛的SERS活性基底之一，但是其稳定性和重现性较差【2引。因此，上世纪90年代，Freeman等【29】和Chumanov等【30】报道了将金纳米粒子阵列用作SERS活性基底的初步尝试。在固体表面制备的周期性金纳米结构阵列基底具有均匀的微区大小、表面

3、粗糙度、良好的重现性和化学稳定性，其SERS效应依赖于金纳米粒子的大小及颗粒间距【29，301。因此，通过制备条件的控制如何灵活地调控基底阵列表面的微结构，做到纳米粒子在固体基底表面的可控组装是获得稳定SERS效应基底的必要条件。通过这种途径制备的金纳米结构阵列可以构筑拉曼增强活性基底，一方面可以作为检测吸附分子的工具，另一方面也为研究表面增强活性与表面结构的相互关联，进一步阐明SERS增强的机理提供了很好的研究模型，更好的促进SERS技术的发展【7J。1．2．2金纳米材料的应用(1)免疫检测和生物传感基于金纳米

4、颗粒的SPR和SERS特性以及其良好的生物相容性、表面吸附能力、可与生物分子的某些特定基团定向结合等特点，可以将纳米金应用于免疫检测和生物传感方面。当结合了特定抗体的金纳米颗粒与抗原特异性结合时，往往会导致SPR吸收光谱的改变，所以利用此性质可以在体外实现抗原检测：Xu等【3l】将牛血清白蛋白固定到经抗修饰过的玻璃表面，之后将经过牛血清白蛋白抗体修饰的金纳米颗粒与抗原溶液同时与上述的玻璃表面作用，抗原—抗体免疫的反应形成抗体—抗原—抗体的增强效应，成功检测出低浓度下的牛血清白蛋白。Marinakos等【32】利用

5、金纳米颗粒膜实现了对蛋白分子的检测：他们将CTAB分子稳定的金纳米颗粒固定到巯基修饰的玻璃基片上，然后用三乙氧基巯醇和巯基十六酸修饰基片并生物素化，得到可以用于检测链霉亲和素的蛋白传感器。利用纳米金的SERS效应也可应用于免疫检测，这是由于SERS除了具有检测灵敏度高的特点之外，还由于其谱峰宽度比荧光谱峰窄10到100倍，而N．SERS不存在光漂白和淬灭现象‘331。郭红燕等[34,351报道了基于金纳米棒表面增强拉曼散射(SERS)的免疫检测应4第一章绪论用：以对巯基苯甲酸为拉曼活性分子制备出SERS标记的金纳

6、米棒探针，该探针和蛋白抗体结合形成SERS标记抗体。通过SERS标记抗体、待测抗原和俘获抗体(固体基底上修饰的抗体，即俘获抗体)之间的免疫应答反应，将金纳米棒探针组装到固体基底上，形成SERS标记抗体．抗原．俘获抗体的“三明治”夹心复合体。SERS信号越强，说明固体基底上俘获的金纳米棒探针的数目越多，进而表明待测抗原浓度越大。利用金纳米阵列作为传感器的基底(如生物传感器、气体浓度传感器)可以增强分析的敏感性【361。侈OPflXiao掣371制备了第三代HRP生物传感器：金电极上先修饰半胱胺，进而在半胱胺的末端氨

7、基上组装纳米金，最后将HRP自组装到经修饰的电极表面形成HRP生物传感器。Xiao等在另一篇文献中介绍：在金电极表面修饰一层半胱胺，使其共价结合戊二醛，通过戊二醛再次结合一层半胱胺，最后在最外层半胱胺的巯基上固定纳米金，用此活性界面固定Hl冲，制备了新型过氧化氢传感器【38】。Naton等【39】在Sn02电极表面修饰纳米金，研究了细胞色素C在此电极上的直接电子传递行为。(2)生物分子标记物金纳米颗粒具有良好的导电能力，表面效应，而且金纳米颗粒和巯基之间可以发生强烈的共价结合，所以可以使纳米金与经巯基标记的生物活

8、性分子结合形成探针，用于生物体系的检测，这一应用也使得纳米金成为标记生物分子的普遍适用的纳米颗粒。Mkkin等【40】利用金纳米颗粒对DNA进行检测，即用结合了寡聚核苷酸的金纳米颗粒识别其互补的核苷酸链，如果识别发生，则会导致金纳米颗粒的聚集，引起其SPR吸收峰的变化，从而从SPR峰中得到DNA的检测信息。Cai等【41】将金纳米颗粒与巯基修饰的寡核苷酸的未端相结合作为电