可控SERS基底制备及其在蛋白质检测方面的应用

论文摘要

本论文从基底的稳定性以及生物相容性出发,制备几种具有表面增强拉曼散射(SERS)活性的基底,金属与绝缘体和半导体以及具有特殊性质的纳米粒子制备出的复合结构,可以人为控制SERS基底功能性,利用不同的激发波长优化基底的SERS增强能力,选择合适基底与激发波长应用于蛋白质检测方面。主要创新性研究成果如下：(1)利用自组装的方法制备支持膜(SiO2@Au和Fe2O3@Au),原位还原银到载体膜表面,控制膜表面的银含量与表面结构,此方法制备的银膜具有很高的稳定性,制备的基底兼具等离子体吸收可调控和高SERS活性两个方面。针对特定的激发波长优化基底的表面结构,达到最佳的SERS活性基底,在该激发波长下对非标记和标记蛋白质检测,通过这种基底与激发波长的调谐可以提高基于SERS技术的蛋白质检测灵敏度,可以实现多种蛋白质的检测。(2)引入具有磁性的纳米粒子,单位面积内聚集的纳米尺度材料可以提高靶分子的吸附量,并且磁性材料可以在外磁场作用下,控制其聚集与分散,达到对蛋白质分离与超灵敏检测的目的。设计了两种分离与检测方案,一种是将磁性纳米粒子表面修饰上具有SERS活性的银聚集膜结构,利用这一兼具SERS活性又具有分离特性的复合材料对蛋白质与小分子间相互作用进行研究。另一种方案是制备具有生物相容性和磁性质的Fe3O4@SiO2材料,对单组份和双组分蛋白质分离,然后利用胶体银染色的方法增加基底的SERS活性,达到超灵敏蛋白质检测与分析的目的。以磁性纳米粒子作为蛋白质分离的载体和基于SERS技术检测的方法操作步骤简单,灵敏度高。

论文目录

• 内容提要
• 第一章 绪论
• 1.1 表面增强拉曼散射
• 1.1.1 拉曼和共振拉曼散射
• 1.1.2 表面增强拉曼散射
• 1.1.3 表面增强拉曼散射增强机理
• 1.1.4 具有表面增强拉曼散射活性基底的制备
• 1.2 蛋白质研究简介
• 1.2.1 蛋白质
• 1.2.2 蛋白质检测与分析方法
• 1.3 基于表面增强拉曼散射技术的蛋白质研究
• 1.3.1 基于SERS技术的蛋白质检测
• 1.3.2 基于SERS技术的蛋白质结构分析
• 1.4 本文选题思路与主要工作
• 1.4.1 基于SERS技术的蛋白质研究面临的问题
• 1.4.2 本文思路与主要工作
• 第二章 硅-银核壳上的蛋白质SERS检测
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 样品制备
• 2.2.3 探针分子和蛋白质组装
• 2.2.4 测试仪器
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 基底制备与表征
• 2.3.2 基底SERS活性优化
• 2.3.3 蛋白质SERS检测
• 2.4 小结
• 2O₃@Ag基底用于小分子与蛋白质识别检测'>第三章 优化Fe₂O₃@Ag基底用于小分子与蛋白质识别检测
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 样品制备
• 3.2.4 测试仪器
• 3.3 结果与讨论
• 2O₃@Au种子和Fe₂O₃@Ag制备与表征'>3.3.1 Fe₂O₃@Au种子和Fe₂O₃@Ag制备与表征
• 3.3.2 优化SERS基底
• 3.3.3 SERS增强因子评估
• 2O₃@Ag基底上的蛋白和小分子识别检测'>3.3.4 Fe₂O₃@Ag基底上的蛋白和小分子识别检测
• 3.4 小结
• 第四章 磁性援助超灵敏蛋白质SERS检测
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 样品制备
• 4.3 结果与讨论
• 3O₄@SiO₂、Fe₃O₄@SiO₂@Au种子和AgMNPs的表征'>4.3.1 Fe₃O₄@SiO₂、Fe₃O₄@SiO₂@Au种子和AgMNPs的表征
• 4.3.2 蛋白质SERS检测
• 4.4 小结
• 第五章 蛋白质磁性分离及其SERS检测
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 样品制备
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 磁性材料制备与表征
• 5.3.2 单组份分离及其SERS检测
• 5.3.3 双组份分离及其SERS检测
• 5.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 发表论文及科研成果
• 致谢
• 中文摘要
• Abstract