納米金顆粒在生物光學(xué)傳感及成像中的一些應(yīng)用研究.pdf

1、納米生物光子學(xué)是納米科學(xué)、生物醫(yī)學(xué)及光子學(xué)三學(xué)科交叉的前沿領(lǐng)域，為生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)提供了新的研究手段和發(fā)展機會。其中，具有表面等離子體共振特性的納米金顆粒作為一種安全無毒的金屬納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。本論文探討了納米金顆粒的化學(xué)制備、表面包覆及連接方法，總結(jié)了納米金顆粒表面等離子體共振光學(xué)特性的優(yōu)勢表現(xiàn)，并利用其光學(xué)特性在生物分子識別傳感、光學(xué)成像和生醫(yī)光熱治療中展開了應(yīng)用研究。
　　 本論文采用納米金球和納米金棒兩種材

2、料，首先對它們不同尺寸的合成方法進行介紹，探討了利用多層高分子聚合電解質(zhì)及二氧化硅對納米金顆粒進行包覆的方法及優(yōu)勢，并研究了納米金顆粒同其他納米顆粒及生物分子間的連接。論文總結(jié)了納米金顆粒表面等離子體共振特性的優(yōu)勢表現(xiàn)：對顆粒形狀尺寸、之間距離和周圍環(huán)境敏感的局域表面等離子體共振消光峰；高效率的熒光猝滅效應(yīng)；顯著的表面局域場增強效應(yīng)及雙光子輻射發(fā)光特點。
　　 利用鏈球菌霉素和生物素間的特異性分子識別，生物素標(biāo)記的納米金顆粒通過

3、鏈球菌霉素連接在一起，產(chǎn)生聚集；根據(jù)納米金顆粒消光峰對顆粒間距離敏感的原理，通過探測顆粒聚集后消光峰的紅移及展寬進行鏈球菌霉素的傳感。鏈球菌霉素吸附在生物素標(biāo)記的納米金顆粒表面后改變了其表面介質(zhì)折射率，根據(jù)納米金顆粒消光峰對顆粒表面介質(zhì)折射率敏感的原理，通過探測顆粒被吸附后消光峰的紅移進行鏈球菌霉素的傳感。論文采用聚合物包覆的納米金球和納米金棒完成傳感探測并對兩種傳感機理進行比較。
　　 分別連接于量子點及納米金顆粒兩段寡核苷酸

4、的DNA雜交可以使兩顆粒相互靠近。根據(jù)納米金顆粒對附近熒光劑的熒光猝滅效應(yīng)，通過觀察量子點的熒光猝滅現(xiàn)象判斷兩段核酸序列是否互補。論文提出了基于納米金球猝滅的優(yōu)化傳感方案，利用納米金棒消光峰可調(diào)的特性和對納米金棒進行不同厚度的聚合物包覆探討了基于表面能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)的納米金熒光猝滅物理機理，并結(jié)合微流控技術(shù)設(shè)計多通道的DNA傳感器。
　　 納米金顆粒表面局域場增強的應(yīng)用主要為兩方面：對附近熒光劑的熒光增強的作用和輔助附近分子的表面增

5、強拉曼散射。論文探討了納米金棒對附近量子點熒光壽命和量子產(chǎn)率的影響以及產(chǎn)生熒光增強的條件；研究了納米金棒及具有多“熱點”的金棒組合結(jié)構(gòu)對其附近分子拉曼散射的增強作用。
　　 利用納米金棒表面等離子體共振消光的散射特性，論文討論了其在腫瘤細(xì)胞標(biāo)記和在液晶材料中的暗場顯微成像應(yīng)用。利用納米金棒的雙光子輻射特性及納米金棒對量子點的熒光增強效應(yīng)，連接量子點的納米金棒作為探針被用于標(biāo)記腫瘤細(xì)胞的單光子及雙光子熒光壽命成像中。最后論文還研究