胶体金光谱性质研究及其在免疫检测方面的应用

论文摘要

本论文将纳米粒子标记与表面增强拉曼光谱（SERS）方法相结合,构成一个新方法——纳米粒子SERS标记方法。首先,利用Mie理论对胶体金粒子的消光性质进行了研究,并探讨了胶体金粒子尺寸效应对于SERS增强的影响。其次,在免疫识别体系里利用表面等离子体共振光谱仪对于免疫金标记方法与直接的检测方法进行了对比,并优化各种抗体抗原的组装条件。再次,利用SERS活性分子和免疫金结合制备了一种新型免疫标记物,将其应用在免疫体系的定性和定量检测中。实验结果表明,SERS活性免疫金标记银染色方法对乙肝表面抗原的检测的范围为1-40μg/mL,最低检测浓度低于0.5μg/mL。此外,还尝试了金银核壳粒子与SERS活性分子、抗体结合作为标记物在免疫SERS检测中的应用。最后,对于引起极大增强的银染色方法放大SERS信号的机理进行了探讨。纳米粒子SERS标记方法充分利用了纳米粒子既能与生物分子结合又具备特殊的SERS活性的特点,将标记和谱学的优势结合,进一步发展成为一种新型的光谱学技术和方法。该方法的深入研究不仅可以为生物分子的研究提供更丰富的信息,更重要的是在多组分标记免疫检测的应用具有广阔前景。

论文目录

提要

第一章绪论

第一节胶体的性质

一、溶胶的基本概念

（一）离子分散体系

（二）胶体分散体系

（三）粗分散体系

二、胶体的性质

（一）胶体的稳定性以及聚沉现象（动力性质）

（二）胶体的Tyndall效应以及散射现象（光学特性）

（三）胶体的双电层和电泳现象（电学特性）

第二节胶体金

一、胶体金的结构

（一）结构

（二）形状

（三）颜色

二、胶体金的制备

（一）柠檬酸三钠还原

（二） Brust-Schiffrin方法（两相合成以及巯基稳定法）

（三）种子生长法

三、胶体金的稳定性及贮存

四、金纳米粒子的物理性质

（一）表面等离子带（SPB）

1、Mie理论描述SPB

2、影响SPB的因素

3、其他研究

（二）荧光

五、金纳米粒子的化学、超分子性质以及识别性质

（一）金纳米粒子表面的化学反应

（二）分子识别

六、胶体金的应用

（一）在生物传感中应用

1、DNA传感

2、免疫传感

（二）金纳米粒子在其他领域的应用

1、催化功能

2、非线性光学

第三节胶体金研究的最近进展

一、多种形状贵金属纳米粒子以及核壳粒子的制备

二、胶体金表面修饰功能化及组装

三、应用

第四节本论文设想和研究内容

第二章胶体金的消光性质

第一节 Mie理论

一、粒子的消光作用描述的几个概念

二、光的散射

三、Mie理论

第二节胶体金的消光计算

一、MiePlot v3.3计算程序

二、计算结果与讨论

（一）消光峰（表面等离子体峰）位置与粒子尺寸的关系

（二）表面等离子体峰对应的消光效率与粒子尺寸之间的关系

第三节胶体金消光计算的应用

一、粒子浓度的计算

（一）计算方法

（二）消光效率的计算

（三）举例说明

二、粒子的尺寸与SERS的相关性

（一）基于Mie理论计算吸收效率与金球半径r的关系

（二）基于电磁场计算增强因子G与金球半径r的关系

小结

第三章胶体金标记应用于SPR免疫检测

第一节免疫金的制备

一、样品及溶液

二、免疫金的制备

三、紫外光谱表征

第二节 SPR光谱仪

一、光源

二、棱镜部分

三、测角仪

四、数据采集卡

第三节 SPR免疫检测

一、SPR检测

二、结果与讨论

小结

第四章探针标记免疫金应用于SERS免疫检测

第一节 MBA标记免疫金的制备

一、试剂、样品及溶液配制

二、MBA标记免疫金溶胶的制备

（一）金溶胶的制备

（二） MBA标记金溶胶的制备

（三） MBA标记免疫复合金溶胶的制备

（四）封闭

三、结果与讨论

（一） MBA的比例

（二） MBA标记的免疫金溶胶的表征

第二节抗体在基片上的固定

一、几种抗体的固定方法

二、抗体固定的具体操作

（一）基片表面清洁处理

（二）基片表面硅烷化处理

（三）基片表面醛基化处理

（四）抗体在活化后的硅片（石英）表面的组装

（五）表面未占基团的封闭

三、结果表征与讨论

（一） AFM表征

（二） XPS表征

第三节 MBA标记免疫金用于SERS免疫检测

一、IgG-anti-IgG体系

（一）免疫应答及银染色增强

（二）结果与讨论

1、XPS谱

2、UV-vis消光光谱

3、SERS检测

4、干扰实验

二、PAb-Anitgen-MAb体系

（一）三明治结构的构筑以及银染色

（二）结果与讨论

1、AFM图

2、SERS检测

3、灵敏度

小结

第五章探针标记免疫金/银核壳纳米粒子

第一节 MBA标记Au/Ag免疫核壳纳米粒子的制备

一、Au/Ag纳米核壳的制备

二、MBA标记Au/Ag免疫核壳的制备

第二节 MBA标记Au/Ag免疫核壳在免疫检测方面的应用

一、免疫检测

二、结果与讨论

（一） AFM表征

（二） XPS表征

（三） TSERS表征

小结

第六章金/银核壳纳米粒子的制备及SERS应用

第一节金/银核壳纳米粒子的制备

一、Au/Ag纳米核壳的制备

二、结果与讨论

（一）银壳的生长

（二）金/银比例

（三） TEM结果

第二节双金属夹层结构在表面增强拉曼中的应用

一、Au/MBA/Ag粒子的制备

（一） Au/MBA/Ag粒子的制备

（二） SERS跟踪反应过程

二、结果与讨论

（一） SERS检测

（二）增强机理探讨

小结

附录一免疫分析方法

一、免疫学的基本概念

（一）抗原

（二）抗体

（三）抗原抗体结合

二、免疫分析方法

（一）直接检测方法

（二）间接检测方法（标记技术）

附录二表面等离子体共振（SPR）光谱

一、SPR的原理

（一）等离子体

（二）表面等离子体子

（三）表面等离子共振

二、SPR的分类

参考文献

摘要

ABSTRACT

作者简历

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致谢

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