近场表面增强拉曼散射实验技术与血清分析的研究

论文摘要

本论文以近场表面增强拉曼散射技术及其应用为主要内容,分三部分论述。首先介绍了一种改进的Meisel等人提出的银胶体粒子制备方法,采用微波加热方法制备银胶体粒子,该方法简单、快捷;制备出的银胶体粒子多数不规则的类球形粒子,通过对银胶体粒子表面形貌分析以及以染料分子罗丹明6G(R6G)为探针样品的表面增强拉曼散射光谱测试,证明微波加热方法制备的银胶体粒子具有高效的表面增强拉曼散射效应。其次,利用微波加热方法制备的银胶体粒子,获得了小牛血清白蛋白和小鼠血清表面增强拉曼散射光谱,通过对拉曼光谱的分析,认为这种银胶体粒子对生物样品同样具有很强的表面增强效应,而且对生物活性没有明显的改变,文中还分析了小鼠血清表面增强拉曼散射光谱中,由于表面增强拉曼散射的作用,获得了血清中低浓度成分的表面增强拉曼散射光谱,为实现某些在血液中体现的疾病的早期诊断提供了一种分子水平上的检测手段。在乙肝病毒的检测方面,利用表面增强拉曼散射光谱的特点,得到感染乙肝病毒血清的拉曼光谱,通过拉曼光谱,获得乙肝病毒核心抗原DNA的拉曼光谱。由于常规血液检测中无法获得的乙肝病毒核心抗原DNA情况,利用表面增强拉曼散射光谱,为快速简单的获得血液中乙肝病毒核心抗原DNA的存在提供了一种新的可能实现的检测方法。最后,我们设计一种新型的激励光为隐失光的高效的近场增强拉曼样品池,该样品池利用大数值孔径物镜形成隐失光,利用拉曼散射光的特点,不仅接收到可传输的拉曼散射光,还接收隐失光形式存在的拉曼散射光,同时根据拉曼散射光的特点,通过加盖反射半球,提高了拉曼散射信噪比。通过实验验证了隐失光激励和传输光激励的拉曼散射光谱的不同。利用该样品池获得了超低浓度样品的表面增强拉曼散射光谱。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 近场拉曼光谱的发展
• 1.2.1 近场拉曼光谱的增强
• 1.2.2 近场拉曼光谱特点
• 1.2.3 近场拉曼光谱系统实验装置
• 1.2.4 近场拉曼光谱系统应用及单分子拉曼光谱检测
• 1.3 拉曼光谱在生物和医学方面的应用以及研究进展
• 1.3.1 拉曼光谱在生物组织检测上的应用
• 1.3.2 拉曼光谱在癌症组织及血清检测中的应用
• 1.3.3 拉曼光谱在药物与组织作用的检测应用
• 1.3.4 拉曼在生物和考古学中的应用
• 1.4 本论文的主要内容
• 1.5 小结
• 2 拉曼散射基本原理及拉曼谱仪
• 2.1 拉曼散射的基本原理
• 2.2 拉曼散射的量子解释
• 2.3 拉曼光谱的特点
• 2.4 拉曼散射的其它形式
• 2.4.1 共振拉曼散射
• 2.4.2 超拉曼散射
• 2.5 表面增强拉曼散射光谱
• 2.5.1 表面增强拉曼散射机理物理解释模型
• 2.5.2 表面增强拉曼散射机理化学解释模型
• 2.6 拉曼光谱仪介绍
• 2.6.1 色散型激光拉曼光谱仪
• 2.6.1.1 激光器
• 2.6.1.2 外光路
• 2.6.1.3 内光路
• 2.6.1.4 检测和记录系统
• 2.6.2 共焦显微拉曼光谱
• 2.6.3 紫外拉曼光谱仪
• 2.6.4 FT-拉曼光谱仪
• 2.6.4.1 激光器
• 2.6.4.2 滤波器
• 2.6.4.3 干涉仪
• 2.6.4.4 检测器
• 2.7 拉曼光谱仪的分辨率与相对强度问题
• 2.8 小结
• 3 用于表面增强拉曼散射光谱的银胶体系的制备与应用
• 3.1 引言
• 3.2 纳米粒子的特征及表征方法
• 3.2.1 纳米粒子的特征
• 3.2.2 纳米粒子的表征方法
• 3.3 微波法制备银胶体粒子
• 3.3.1 微波加热原理
• 3.3.2 硝酸银还原反应原理
• 3.3.3 微波法制备银胶体粒子
• 3.3.3.1 试剂及仪器
• 3.3.3.2 不同的加热条件对银胶体粒子的影响
• 3.4 微波加热制备的银胶体粒子的特性
• 3.4.1 银胶体粒子的紫外吸收光谱
• 3.4.2 银胶体粒子的透射电镜图像
• 3.5 银胶体的表面增强拉曼散射活性
• 3.5.1 实验中反应残余物对表面增强拉曼散射的影响
• 3.5.1.1 实验步骤
• 3.5.1.2 实验结果
• 3.5.2 两种加热方法银胶体粒子表面增强拉曼散射特性比较
• 3.5.2.1 实验步骤
• 3.5.2.2 实验结果
• 3.6 表面增强拉曼散射中的“热点”效应
• 3.6.1 实验步骤
• 3.6.2 实验结果
• 3.7 银胶体粒子的稳定性
• 3.8 小结
• 4 表面增强拉曼散射光谱在血清成份分析中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 小牛血清白蛋白的表面增强拉曼散射光谱
• 4.2.1 实验步骤与条件
• 4.2.2 小牛血清白蛋白表面增强拉曼散射光谱特征峰标记
• 4.2.3 生物样品的表面增强拉曼散射光谱的生物活性和可重复性
• 4.3 小鼠血清的表面增强拉曼散射光谱分析
• 4.3.1 试剂及仪器
• 4.3.2 小鼠血清与银胶体粒子的相互作用
• 4.3.3 小鼠血清表面增强拉曼散射光谱特征峰分析
• 4.4 血清中乙肝病毒的表面增强拉曼散射光谱研究
• 4.4.1 乙型肝炎病毒的结构组成
• 4.4.2 检测乙肝抗原抗体的实际意义
• 4.4.3 检测乙肝病毒DNA实际意义
• 4.4.4 表面增强拉曼散射法检测乙肝病毒血清
• 4.4.4.1 实验试剂
• 4.4.4.2 实验步骤
• 4.4.4.3 实验结果分析
• 4.5 小结
• 5 新型近场表面增强拉曼样品池的研究
• 5.1 近场拉曼光谱原理
• 5.2 隐失光与拉曼散射光特点
• 5.2.1 隐失波的形成和全内反射的特点
• 5.2.2 拉曼散射的隐失光特性
• 5.2.3 拉曼散射光的方向特性
• 5.3 新型样品池的结构
• 5.4 新型样品池性能检测实验
• 5.4.1 反射半球对样品拉曼光谱强度信噪比的作用
• 5.4.2 s偏振光与p偏振光对表面增强拉曼散射的增强作用
• 5.4.3 隐失光激励的表面增强拉曼散射光谱的特点
• 5.5 新型样品池在超低浓度样品表面增强测量中的应用
• 5.5.1 超低浓度样品的配制问题
• 5.5.2 实验步骤
• 5.5.3 实验结果
• 5.6 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表学术论文情况
• 致谢