表面增强拉曼纳米材料的制备及其在生物传感器中的应用.pdf

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1、中国科学技术大学硕士学位论表面增强拉曼纳米材料的制备及其在生物传感器中的应用作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：韩光梅无机化学张忠平研究员二。一二年五月文㈨ve咖fScienceandTechnology嬲艄Adissertationformaster’SdegreePreparationofSERSNanomaterialsandItsApplicationsOnthe■l■bIo-sensorsAuthor’SName：Speciality：一■Supervlsor：Finishedtime：

2、GuangmeiHanInorganicchemistryProf．ZhongpingZhangMay,2012中国科学技术大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文，是本人在导师指导下进行研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名签字日期：二2翌竺=翌垄!陟中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论

3、文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。作者签名：口保密(年)导师签名：签字日期：丝!垡盈厂乙／签字日期：摘要表面增强拉曼散射光谱(SERS)，因其具有非侵入性非破坏性，水信号弱，高灵敏性，指纹特性，用样量少及制样简单等特点而被广泛应用于生物研究领域。具有高的拉曼

4、增强活性，无细胞毒性，生物兼容性好，小尺寸(<100nm)，粒径均一的纳米材料的制备及其在生物活体组织中的研究应用已成为很多研究小组关注的热点。本文通过简单易行的种子生长法制备了粒径大小均一，核壳厚度可控的Au@Ag复合纳米粒子，通过SERS成像技术对药物进入细胞后的分布及代谢过程进行了监测，实现了在分子水平上药物在细胞内的吸收分布代谢的原位监测。本文主要内容包括以下方面：1．介绍了拉曼散射的原理，表面增强拉曼散射(SERS)的发现，机理，SERS衬底的制备，以及SERS技术在生物分析领域的应用。2．

5、介绍了通过简单易行的种子生长法合成了核．壳结构的Au@Ag复合纳米粒子，对其性质，形貌，拉曼增强活性进行了表征。发现该纳米粒子不但具有均匀地粒径，好的分散性，而且即使是在非团聚状态下也具有很高的拉曼增强效应，即具有较好的单粒子增强效应。相对于目前依靠纳米粒子团聚来获取高信号强度的方法，Au@Ag纳米粒子的这些特点更适合生物活体内的研究。在体外环境下，研究了Au@Ag纳米粒子对抗癌药物6．巯基嘌呤(6．MP)及其衍生物(6．MPR)的拉曼增强光谱，检测限分别达到5IlM和50nM，远远超过了其在血液中的

6、生理浓度(10-4_10‘6M)，分析了pH等对其光谱的影响，为下一步细胞实验打下了基础。3．分别采用了分步培养法和同步培养法，依靠SERS成像技术监测了抗癌药物6．巯基嘌呤在人非小细胞肺癌细胞株A549细胞内的分布及代谢变化。由这两种不同的培养方式可知，药物与纳米粒子分步培养，虽然药物进入细胞容易但是在细胞体系内药物与纳米粒子的结合比较困难且具有随机性，无法进行定量的分析，而且得到的药物信号比较弱，不适合长时间监测。而在同步培养方案中，由于药物分子在体外与纳米粒子混合后，通过N，S原子与金属问的强作

7、用力吸附在纳米粒子表面，能够得到很强的信号，检测限达至US0nM。而且培养24d'时内仍然能够得到药物的信号，这里我们用SERS成像技术观察了药物6．巯基嘌呤在细胞内的分布及其SERS光谱随着培养时间的变化，实现了实时原位监测药物在细胞内的生物学结构变化的设想，对药理学的研究具有重要意义。关键词：表面增强拉曼(SERS)成像Au@Ag纳米粒子抗癌药物活细胞药物分布与代谢IIAbstractABSTRACTOwingtothecharacteristicsofhighsensitivity,unique

8、spectroscopicfingerprint，nondestructiveandnoninvasivetosamples，surface—enhancedRamanscattering(SERS)techniquehasbeenwidelyusedinbiologicalstudiesasapowerfulmethodtoassessandimageintracellularcompartmentswithoutfurthersampleprepar