用于生物诊断的等离子纳米材料

用于生物诊断的等离子纳米材料当前1页，总共39页。当前2页，总共39页。量子点，磁性颗粒，碳管，贵金属颗粒等优点：信号增强可调节的表面修饰极大的反应表面积制备：表面修饰，防止聚集问题：非特异作用不易用于生理溶液当前3页，总共39页。当前4页，总共39页。金属纳米颗粒（如金纳米颗粒）由于其具有局部表面等离子共振（LSPR）现象而被用于检测目标生物分子原理：入射光激发→电子集体震荡；入射光频率和表面电子震荡的固有频率相符；效果：在可见光频率上的显著吸收峰；颗粒表面的强电磁场（可极化周围局部的空间）；检测基础：纳米颗粒和溶液接触面的相互作用影响共振情况；可通过吸光度的变化以及溶液颜色变化来检测；当前5页，总共39页。现象：球形AuNPs：均匀分布的溶液为亮红色金纳米棒（AuNRs）自由电子沿着长轴和短轴震荡，产生两种等离子波长；改变棒的长宽比，可以使得长轴等离子波长在近红外区（NIR），可用700-900nm范围的探测器检测；血红蛋白和水的吸光度最低，光最大穿过血液和组织；金纳米星（Aunanostars）突出尖角上有增强场；被测分子容易接近；LSPR峰向NIR移动；当前6页，总共39页。基于纳米颗粒组装现象：分散颗粒聚集，显著颜色变化（红→蓝）；应用：比色法检测或吸光度偏移检测；比色法不足：1.极限灵敏度低；2.动态范围窄；待测物引起的折射率变化待测物进入LSPR范围引起折射率局部扰动；标记法影响待测物性质增加实验复杂度；LSPR的无标记生物检测灵敏度高；酶控生长比色检测纳米结构变化导致LSPR峰的剧烈偏移：1.新颗粒的成核和生长；2.在已有颗粒的壳结构受控生长；当前7页，总共39页。基于AuNP聚集，检测癌细胞在AuNPs覆盖寡核苷酸适配子，AuNPs连接到靶细胞（癌细胞），AuNPs有效聚集，颜色变化（红移）；检测极限（LOD）为90个细胞在透明溶液；不足：有色血清无法检测，需预处理；基于AuNP聚集，检测唾液与尿液溶菌酶：在白血病，肺结核和严重细菌传染病时溶菌酶丰度上升；在AuNPs表面覆盖溶菌酶DNA适配子，在盐溶液中稳定分布；溶菌酶存在，适配子优先结合酶，AuNPs上适配子脱落，AuNPs聚集，颜色红→蓝；1nM足够产生可检测到的颜色变化。当前8页，总共39页。基于AuNP聚集，检测唾液与尿液溶菌酶当前9页，总共39页。Ag粒子在Au纳米星溶液中不同生长方式反比例检测：传统信号正比于浓度，限制了低浓度检测；葡萄糖氧化酶（GOx）浓度低-Ag离子多-吸附生长-强蓝移；Gox浓度高-Ag离子少-成核生长-弱蓝移；前列腺特异抗原（PSA）为例，极限为10-18gmL-1（4×10-20M）；AuNPs的等离子属性实现超低浓度检测（肉眼可见的颜色变化）：超敏检测常需精细仪器设备和昂贵的试剂；待测物捕获，引入酶标抗体，加入AuNP前体，形成AuNP；过氧化氢浓度高-非聚集球形NPs，溶液颜色为红色；过氧化氢浓度低-聚集的NPs，溶液为蓝色；当前10页，总共39页。Ag粒子在Au纳米星溶液中不同生长方式反比例检测当前11页，总共39页。AuNPs的等离子属性实现肉眼可见的超低浓度检测当前12页，总共39页。调节AuNRs长宽比检测HNsAg：HBsAg浓度下线为0.01IU/mL，比传统ELISA低40倍；区分乙肝阳性样本和阴性对照组，红移大概为4.3-30nm；基于溶液的LSPR：1.极大的检测表面积 2.高扩散率可提高反应速度和灵敏度AuNRs和MNPs共同检测心肌肌钙蛋白（cTnI）：磁性纳米颗粒（MNPs）用于增强折射率和质量；MNPs也可用于分离和富集目标分子在复杂的生理环境下；30pM的下限，平均增强210%的红移；多种待测物同时检测：AuNRs的不同长宽比设计检测器无需预处理当前13页，总共39页。调节AuNRs长宽比检测HNsAg当前14页，总共39页。AuNRs和MNPs共同检测心肌肌钙蛋白（cTnI）当前15页，总共39页。双层AuNPs和TiO2构成表面检测磷酸化后的血纤维蛋白肽A：双层AuNPs产生800nm的LSPR吸收峰；TiO2用来结合磷酸化物质；基于表面的LSPR：1.固定探测器在基底，方便洗涤2.消除了增强的感受表面积适配子-抗原-抗体复合体：增加待测物的质量来增强LSPR偏移；可重复利用：80次使用减少5%的成键效果；悬浮金纳米盘：暴露更大Au表面积，使得电磁场重新分布；结合了溶液和表面LSPR检测的优点；当前16页，总共39页。当前17页，总共39页。表面增强拉曼散射提供一个敏感的光学技术来检测待测物问题：拉曼信号过弱，限制低浓度检测解决方案靠近粗糙贵金属表面，拉曼信号增强SERS：快速，无标记检测高敏感度、特异性和灵活性受溶液中水的干扰少，LOD可提高检测范围大，峰值范围窄当前18页，总共39页。拉曼散射：非弹性相互作用Raleigh散射：大部分保留入射光能量反Stokes拉曼散射：获得能量Stokes拉曼散射：损失能量光谱上不同能量差对应不同待测物当前19页，总共39页。无标记固有拉曼检测增强原理：待测物接近纳米金属表面1.葡萄糖探测2.DNA探测3.细胞内药效监控外部标记拉曼检测增强原理：金属表面被拉曼reporter修饰1.DNA检测2.SERS免疫分析蛋白3.哺乳类动物细胞组织SERS检测和成像当前20页，总共39页。纳米银球构成银薄膜基底，DT修饰：无1-硫代癸烷（DT）单层膜时，无法检测浓度可低于5mM皮下在体葡萄糖检测：DT和MH共同修饰，葡萄糖固定于SERS活跃区；植入皮下，17天有效，ICU病人实时监测用于糖尿病的诊断当前21页，总共39页。DT和MH共同修饰纳米银球当前22页，总共39页。硫醇化DNA检测：连接到AuNPs表面提供SERS光谱受腺嘌呤（A）震动带控制未硫醇化DNA检测：MgSO4导致的AgNPs聚集检测；A/G和A/C间的单核苷多态性（突变）用于遗传疾病诊断，主要检测单核苷多态性（SNP）当前23页，总共39页。嘌呤类似物监控：巯基嘌呤初始在AuNPs上，被GSH替换使用三肽为对照组，GSH调控的给药机理SERS/荧光成像，单细胞抗癌药物释放：DOX连接AuNP，SERS可测得，荧光没有酸性pH使DOX释放，SERS减少，荧光可见当前24页，总共39页。嘌呤类似物监控当前25页，总共39页。SERS/荧光成像，单细胞抗癌药物释放当前26页，总共39页。拉曼染色的AuNPs：8种致病DNA被标记，成功检测出使用不同荧光和AgNPs标记，无需分离AuNP-AuNWSERS探测致病DNA：NW和NP间的拉曼染色子高度活跃使用4种DNA探针同时探测多种DNA当前27页，总共39页。AuNP-AuNWSERS探测致病DNA当前28页，总共39页。检测粘蛋白（MUC4）（胰腺癌标志物）：4-（四唑氮蓝）NBT用于读出信号五种血浆样本的不同拉曼强度聚苯乙烯（PS）微球为基底：溶液中比固态基底更快所需检测时间为5min单层碳纳米管（SWNTs）高敏感显色：蛋白在微阵列中被检测蛋白颜色不同当前29页，总共39页。检测粘蛋白（MUC4）当前30页，总共39页。单层碳纳米管（SWNTs）高敏感显色当前31页，总共39页。AuNPs检测肿瘤，表皮生长因子受体（EGFR）过表达：DTTC：拉曼reporter，硫化聚乙二醇（PEG-SH）：稳定，单链抗体可变区基因片段（ScFv）连NP，可与EGFR结合在体深度可达4.5-5cm近红外区SERS最优reporter：CyNAMLA-381最优，12倍高于标准DTTC被BSA和戊二醛保护，防止聚集和reporter解离确定脑肿瘤边界：指导肿瘤切除手术当前32页，总共39页。AuNPs检测肿瘤当前33页，总共39页。确定脑肿瘤边界当前34页，总共39页。近红外区SERS最优reporter当前35页，总共39页。当前36页，总共39页。