基于金纳米粒子等离子体激元共振放大荧光信号的研究

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荧光检测在生化传感器、生物成像、医学诊断与治疗、发光器件、光催化与防伪等方面有着重要影响。但由于荧光物质本身的灵敏度较低,在灵敏度和准确性方面有所限制,所以结合贵金属表面极大的电磁场强作用,可有效地提高基于荧光物质的灵敏度,使得其应用前景更广阔。基于以上的发展及应用,本论文做了以下方面的实验研究。(1)以合成金纳米棒(Au NRs)和近红外Ag2S量子点(QDs)为基础,首次设计并构建了基于金属增强荧光(MEF)超结构的生物传感器,用于前列腺癌标志物前列腺癌抗原3(PCA3)基因的检测。首先以等离激元金纳米棒(Au NRs)作为核心材料,近红外Ag2S QDs作为卫星,以及精确设计的DNA作为中间层来调控金棒和量子点之间的距离来制备金属增强荧光(MEF)卫星结构。然后通过在荧光增强最佳的DNA距离处进行相应链长的设计用于PCA3的特异性检测,该传感器在5-500 p M浓度范围内具有良好的线性关系,其检测限低至1.42 p M。最后,该生物传感器可用于人血清样品中的PCA3的高灵敏和选择性检测,以及可用于灵敏检测PC-3和LNCap细胞裂解物中的PCA3。(2)以构建金纳米锥(Au NBPs)和上转换纳米粒子(UCNPs)二维膜为基础,制备了基于金属增强荧光(MEF)的发光二维膜。首先通过Si O2进行修饰UCNPs作为隔层达到二维膜荧光增强的目的,研究了UCNPs包覆不同Si O2厚度对UCNPs薄膜发光强度的影响。其次以Si O2最优厚度,探讨了UCNPs@Si O2薄膜的致密性对其荧光强度的影响,实验发现当加入80μL 10 m M DDT(十二硫醇),UCNPs@Si O2薄膜粒子间的平均距离是23 nm时,其发光强度能增强到约10倍。最后UCNPs@Si O2薄膜在与Au NBPs薄膜进一步复合,相对于原始的UCNPs薄膜,其近红外发光强度能增强约300倍。此优异性能的荧光增强的复合膜具有良好的自粘附性,可转移到柔性、可折叠的基板上,为防伪等应用作了一定的基础。
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