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目前一页\总数三十九页\编于二十二点目前二页\总数三十九页\编于二十二点量子点，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目前三页\总数三十九页\编于二十二点目前四页\总数三十九页\编于二十二点金属纳米颗粒（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；目前五页\总数三十九页\编于二十二点现象：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；目前六页\总数三十九页\编于二十二点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；目前七页\总数三十九页\编于二十二点基于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。目前八页\总数三十九页\编于二十二点基于AuNP聚集，检测唾液与尿液溶菌酶目前九页\总数三十九页\编于二十二点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；目前十页\总数三十九页\编于二十二点Ag粒子在Au纳米星溶液中不同生长方式反比例检测目前十一页\总数三十九页\编于二十二点AuNPs的等离子属性实现肉眼可见的超低浓度检测目前十二页\总数三十九页\编于二十二点调节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目前十三页\总数三十九页\编于二十二点调节AuNRs长宽比检测HNsAg目前十四页\总数三十九页\编于二十二点AuNRs和MNPs共同检测心肌肌钙蛋白（cTnI）目前十五页\总数三十九页\编于二十二点双层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；目前十六页\总数三十九页\编于二十二点目前十七页\总数三十九页\编于二十二点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，峰值范围窄目前十八页\总数三十九页\编于二十二点拉曼散射：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目前十九页\总数三十九页\编于二十二点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检测和成像目前二十页\总数三十九页\编于二十二点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目前二十一页\总数三十九页\编于二十二点DT和MH共同修饰纳米银球目前二十二页\总数三十九页\编于二十二点硫醇化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）目前二十三页\总数三十九页\编于二十二点嘌呤类似物监控：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，荧光可见目前二十四页\总数三十九页\编于二十二点嘌呤类似物监控目前二十五页\总数三十九页\编于二十二点SERS/荧光成像，单细胞抗癌药物释放目前二十六页\总数三十九页\编于二十二点拉曼染色的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目前二十七页\总数三十九页\编于二十二点AuNP-AuNWSERS探测致病DNA目前二十八页\总数三十九页\编于二十二点检测粘蛋白（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目前二十九页\总数三十九页\编于二十二点检测粘蛋白（MUC4）目前三十页\总数三十九页\编于二十二点单层碳纳米管（SWNTs）高敏感显色目前三十一页\总数三十九页\编于二十二点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：指导肿瘤切除手术目前三十二页\总数三十九页\编于二十二点AuNPs检测肿瘤目前三十三页\总数三十九页\编于二十二点确定脑肿瘤边界目前三十四页\总数三十九页\编于二十二点近红外区SERS最优reporter目前三十五页\总数三十九页\编于二十二点目前三十六页\总数三十九页\编于二十二点检测实验多，临床应