用于生物診斷的等離子納米材料

用于生物診斷的等離子納米材料本文檔共39頁；當(dāng)前第1頁；編輯于星期一\17點50分本文檔共39頁；當(dāng)前第2頁；編輯于星期一\17點50分量子點，磁性顆粒，碳管，貴金屬顆粒等優(yōu)點：信號增強(qiáng)可調(diào)節(jié)的表面修飾極大的反應(yīng)表面積制備：表面修飾，防止聚集問題：非特異作用不易用于生理溶液本文檔共39頁；當(dāng)前第3頁；編輯于星期一\17點50分本文檔共39頁；當(dāng)前第4頁；編輯于星期一\17點50分金屬納米顆粒（如金納米顆粒）由于其具有局部表面等離子共振（LSPR）現(xiàn)象而被用于檢測目標(biāo)生物分子原理：入射光激發(fā)→電子集體震蕩；入射光頻率和表面電子震蕩的固有頻率相符；效果：在可見光頻率上的顯著吸收峰；顆粒表面的強(qiáng)電磁場（可極化周圍局部的空間）；檢測基礎(chǔ)：納米顆粒和溶液接觸面的相互作用影響共振情況；可通過吸光度的變化以及溶液顏色變化來檢測；本文檔共39頁；當(dāng)前第5頁；編輯于星期一\17點50分現(xiàn)象：球形AuNPs：均勻分布的溶液為亮紅色金納米棒（AuNRs）自由電子沿著長軸和短軸震蕩，產(chǎn)生兩種等離子波長；改變棒的長寬比，可以使得長軸等離子波長在近紅外區(qū)（NIR），可用700-900nm范圍的探測器檢測；血紅蛋白和水的吸光度最低，光最大穿過血液和組織；金納米星（Aunanostars）突出尖角上有增強(qiáng)場；被測分子容易接近；LSPR峰向NIR移動；本文檔共39頁；當(dāng)前第6頁；編輯于星期一\17點50分基于納米顆粒組裝現(xiàn)象：分散顆粒聚集，顯著顏色變化（紅→藍(lán)）；應(yīng)用：比色法檢測或吸光度偏移檢測；比色法不足：1.極限靈敏度低；2.動態(tài)范圍窄；待測物引起的折射率變化待測物進(jìn)入LSPR范圍引起折射率局部擾動；標(biāo)記法影響待測物性質(zhì)增加實驗復(fù)雜度；LSPR的無標(biāo)記生物檢測靈敏度高；酶控生長比色檢測納米結(jié)構(gòu)變化導(dǎo)致LSPR峰的劇烈偏移：1.新顆粒的成核和生長；2.在已有顆粒的殼結(jié)構(gòu)受控生長；本文檔共39頁；當(dāng)前第7頁；編輯于星期一\17點50分基于AuNP聚集，檢測癌細(xì)胞在AuNPs覆蓋寡核苷酸適配子，AuNPs連接到靶細(xì)胞（癌細(xì)胞），AuNPs有效聚集，顏色變化（紅移）；檢測極限（LOD）為90個細(xì)胞在透明溶液；不足：有色血清無法檢測，需預(yù)處理；基于AuNP聚集，檢測唾液與尿液溶菌酶：在白血病，肺結(jié)核和嚴(yán)重細(xì)菌傳染病時溶菌酶豐度上升；在AuNPs表面覆蓋溶菌酶DNA適配子，在鹽溶液中穩(wěn)定分布；溶菌酶存在，適配子優(yōu)先結(jié)合酶，AuNPs上適配子脫落，AuNPs聚集，顏色紅→藍(lán)；1nM足夠產(chǎn)生可檢測到的顏色變化。本文檔共39頁；當(dāng)前第8頁；編輯于星期一\17點50分基于AuNP聚集，檢測唾液與尿液溶菌酶本文檔共39頁；當(dāng)前第9頁；編輯于星期一\17點50分Ag粒子在Au納米星溶液中不同生長方式反比例檢測：傳統(tǒng)信號正比于濃度，限制了低濃度檢測；葡萄糖氧化酶（GOx）濃度低-Ag離子多-吸附生長-強(qiáng)藍(lán)移；Gox濃度高-Ag離子少-成核生長-弱藍(lán)移；前列腺特異抗原（PSA）為例，極限為10-18gmL-1（4×10-20M）；AuNPs的等離子屬性實現(xiàn)超低濃度檢測（肉眼可見的顏色變化）：超敏檢測常需精細(xì)儀器設(shè)備和昂貴的試劑；待測物捕獲，引入酶標(biāo)抗體，加入AuNP前體，形成AuNP；過氧化氫濃度高-非聚集球形NPs，溶液顏色為紅色；過氧化氫濃度低-聚集的NPs，溶液為藍(lán)色；本文檔共39頁；當(dāng)前第10頁；編輯于星期一\17點50分Ag粒子在Au納米星溶液中不同生長方式反比例檢測本文檔共39頁；當(dāng)前第11頁；編輯于星期一\17點50分AuNPs的等離子屬性實現(xiàn)肉眼可見的超低濃度檢測本文檔共39頁；當(dāng)前第12頁；編輯于星期一\17點50分調(diào)節(jié)AuNRs長寬比檢測HNsAg：HBsAg濃度下線為0.01IU/mL，比傳統(tǒng)ELISA低40倍；區(qū)分乙肝陽性樣本和陰性對照組，紅移大概為4.3-30nm；基于溶液的LSPR：1.極大的檢測表面積 2.高擴(kuò)散率可提高反應(yīng)速度和靈敏度AuNRs和MNPs共同檢測心肌肌鈣蛋白（cTnI）：磁性納米顆粒（MNPs）用于增強(qiáng)折射率和質(zhì)量；MNPs也可用于分離和富集目標(biāo)分子在復(fù)雜的生理環(huán)境下；30pM的下限，平均增強(qiáng)210%的紅移；多種待測物同時檢測：AuNRs的不同長寬比設(shè)計檢測器無需預(yù)處理本文檔共39頁；當(dāng)前第13頁；編輯于星期一\17點50分調(diào)節(jié)AuNRs長寬比檢測HNsAg本文檔共39頁；當(dāng)前第14頁；編輯于星期一\17點50分AuNRs和MNPs共同檢測心肌肌鈣蛋白（cTnI）本文檔共39頁；當(dāng)前第15頁；編輯于星期一\17點50分雙層AuNPs和TiO2構(gòu)成表面檢測磷酸化后的血纖維蛋白肽A：雙層AuNPs產(chǎn)生800nm的LSPR吸收峰；TiO2用來結(jié)合磷酸化物質(zhì)；基于表面的LSPR：1.固定探測器在基底，方便洗滌2.消除了增強(qiáng)的感受表面積適配子-抗原-抗體復(fù)合體：增加待測物的質(zhì)量來增強(qiáng)LSPR偏移；可重復(fù)利用：80次使用減少5%的成鍵效果；懸浮金納米盤：暴露更大Au表面積，使得電磁場重新分布；結(jié)合了溶液和表面LSPR檢測的優(yōu)點；本文檔共39頁；當(dāng)前第16頁；編輯于星期一\17點50分本文檔共39頁；當(dāng)前第17頁；編輯于星期一\17點50分表面增強(qiáng)拉曼散射提供一個敏感的光學(xué)技術(shù)來檢測待測物問題：拉曼信號過弱，限制低濃度檢測解決方案靠近粗糙貴金屬表面，拉曼信號增強(qiáng)SERS：快速，無標(biāo)記檢測高敏感度、特異性和靈活性受溶液中水的干擾少，LOD可提高檢測范圍大，峰值范圍窄本文檔共39頁；當(dāng)前第18頁；編輯于星期一\17點50分拉曼散射：非彈性相互作用Raleigh散射：大部分保留入射光能量反Stokes拉曼散射：獲得能量Stokes拉曼散射：損失能量光譜上不同能量差對應(yīng)不同待測物本文檔共39頁；當(dāng)前第19頁；編輯于星期一\17點50分無標(biāo)記固有拉曼檢測增強(qiáng)原理：待測物接近納米金屬表面1.葡萄糖探測2.DNA探測3.細(xì)胞內(nèi)藥效監(jiān)控外部標(biāo)記拉曼檢測增強(qiáng)原理：金屬表面被拉曼reporter修飾1.DNA檢測2.SERS免疫分析蛋白3.哺乳類動物細(xì)胞組織SERS檢測和成像本文檔共39頁；當(dāng)前第20頁；編輯于星期一\17點50分納米銀球構(gòu)成銀薄膜基底，DT修飾：無1-硫代癸烷（DT）單層膜時，無法檢測濃度可低于5mM皮下在體葡萄糖檢測：DT和MH共同修飾，葡萄糖固定于SERS活躍區(qū)；植入皮下，17天有效，ICU病人實時監(jiān)測用于糖尿病的診斷本文檔共39頁；當(dāng)前第21頁；編輯于星期一\17點50分DT和MH共同修飾納米銀球本文檔共39頁；當(dāng)前第22頁；編輯于星期一\17點50分硫醇化DNA檢測：連接到AuNPs表面提供SERS光譜受腺嘌呤（A）震動帶控制未硫醇化DNA檢測：MgSO4導(dǎo)致的AgNPs聚集檢測；A/G和A/C間的單核苷多態(tài)性（突變）用于遺傳疾病診斷，主要檢測單核苷多態(tài)性（SNP）本文檔共39頁；當(dāng)前第23頁；編輯于星期一\17點50分嘌呤類似物監(jiān)控：巰基嘌呤初始在AuNPs上，被GSH替換使用三肽為對照組，GSH調(diào)控的給藥機(jī)理SERS/熒光成像，單細(xì)胞抗癌藥物釋放：DOX連接AuNP，SERS可測得，熒光沒有酸性pH使DOX釋放，SERS減少，熒光可見本文檔共39頁；當(dāng)前第24頁；編輯于星期一\17點50分嘌呤類似物監(jiān)控本文檔共39頁；當(dāng)前第25頁；編輯于星期一\17點50分SERS/熒光成像，單細(xì)胞抗癌藥物釋放本文檔共39頁；當(dāng)前第26頁；編輯于星期一\17點50分拉曼染色的AuNPs：8種致病DNA被標(biāo)記，成功檢測出使用不同熒光和AgNPs標(biāo)記，無需分離AuNP-AuNWSERS探測致病DNA：NW和NP間的拉曼染色子高度活躍使用4種DNA探針同時探測多種DNA本文檔共39頁；當(dāng)前第27頁；編輯于星期一\17點50分AuNP-AuNWSERS探測致病DNA本文檔共39頁；當(dāng)前第28頁；編輯于星期一\17點50分檢測粘蛋白（MUC4）（胰腺癌標(biāo)志物）：4-（四唑氮藍(lán)）NBT用于讀出信號五種血漿樣本的不同拉曼強(qiáng)度聚苯乙烯（PS）微球為基底：溶液中比固態(tài)基底更快所需檢測時間為5min單層碳納米管（SWNTs）高敏感顯色：蛋白在微陣列中被檢測蛋白顏色不同本文檔共39頁；當(dāng)前第29頁；編輯于星期一\17點50分檢測粘蛋白（MUC4）本文檔共39頁；當(dāng)前第30頁；編輯于星期一\17點50分單層碳納米管（SWNTs）高敏感顯色本文檔共39頁；當(dāng)前第31頁；編輯于星期一\17點50分AuNPs檢測腫瘤，表皮生長因子受體（EGFR）過表達(dá)：DTTC：拉曼reporter，硫化聚乙二醇（PEG-SH）：穩(wěn)定，單鏈抗體可變區(qū)基因片段（ScFv）連NP，可與EGFR結(jié)合在體深度可達(dá)4.5-5cm近紅外區(qū)SERS最優(yōu)reporter：CyNAMLA-381最優(yōu)，12倍高于標(biāo)準(zhǔn)DTTC被BSA和戊二醛保護(hù)，防止聚集和reporter解離確定腦腫瘤邊界：指導(dǎo)腫瘤切除手術(shù)本文檔共39頁；當(dāng)前第32頁；編輯于星期一\17點50分AuNPs檢測腫瘤本文檔共39頁；當(dāng)前第33頁；編輯于星期一\17點50分確定腦腫瘤邊界本文檔共39頁；當(dāng)前第34頁；編輯于星期一\17點50分近紅外區(qū)SERS最優(yōu)reporter本文檔共39頁；當(dāng)前第35頁；編輯于星期一\17點50分本文檔共39頁；當(dāng)前第36頁；編輯于星期一\17點50分檢測實驗多，臨床應(yīng)用難寡核苷酸