表面增强拉曼技术检测环境中病原微生物的研究

论文摘要

表面增强拉曼散射（Surface-enhanced Raman Scattering,简称SERS）是一种特殊的表面光学现象,灵敏度高,选择性强,特异性好,在粗糙表面能够增强吸附分子的拉曼信号,因此已被广泛应用于医学,生物化学,微生物学,环境,考古等多个领域。随着生物技术的发展及微生物污染的严重化,利用SERS技术检测病原微生物的研究也越来越多。本论文的研究内容和结论主要包括以下几个方面：1.利用柠檬酸钠作为还原剂,对传统制备银溶胶的方法加以改进合成纳米银颗粒；然后在制备的银溶胶里加入氯金酸和盐酸羟胺溶液制备银核金壳纳米颗粒；利用两种不同的晶种子还原法制备纳米金颗粒；对这三种纳米颗粒进行TEM表征,并以对巯基苯甲酸作为标记分子研究它们的SERS活性,结果表明银核金壳的拉曼信号要比银溶胶和金溶胶的信号强,不同晶种子法制备的金纳米颗粒拉曼光谱和尺寸都有差别。2.利用对巯基苯甲酸作为活性分子,制备Ag/Au壳型SERS纳米颗粒核酸探针,选取嗜肺军团菌mip致病基因片段,采用“三明治结构”检测嗜肺军团菌。通过两次杂交测拉曼信号,实验发现杂交样品有良好的拉曼信号而空白样品没有信号3.利用柠檬酸钠作为还原剂,对传统制备银溶胶的方法加以改进合成纳米银颗粒,以它作为基底,并在"whole-organism fingerprinting"技术的基础上,以整个大肠杆菌和志贺氏菌为研究对象,通过和纳米银颗粒混合制片,利用表面增强拉曼效应检测并区分大肠杆菌和志贺氏菌。结果表明,未与纳米银颗粒混合的大肠杆菌和志贺氏菌没有明显的拉曼信号,而与纳米银颗粒混合后拉曼信号得到增强,有明显的拉曼信号,并且两种菌的拉曼信号有明显的区别。然后做了重现性实验,拉曼信号重现性良好。实验能够鉴别大肠杆菌和志贺氏菌,可以为检测病原体研究及实际应用提供依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 附图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 拉曼散射简介
• 1.2 表面增强拉曼散射（SERS）的发现
• 1.3 表面增强拉曼散射（SERS）的特点
• 1.4 表面增强拉曼散射（SERS）的机理
• 1.5 表面增强拉曼散射（SERS）活性基底的制备
• 1.6 SERS的主要应用
• 1.6.1 SERS在生物和医学中的应用
• 1.6.2 SERS在免疫学中的应用
• 1.6.3 SERS在环境分析中的应用
• 1.7 病原微生物的研究进展
• 1.7.1 嗜肺军团菌
• 1.7.2 大肠杆菌和志贺氏菌
• 1.8 本文的研究工作
• 1.8.1 研究内容
• 1.8.2 研究目的及意义
• 第2章 金银溶胶和银核金壳纳米粒子的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂、仪器及样品
• 2.2.2 溶液的配制
• 2.2.3 银溶胶的制备
• 2.2.4 Ag核Au壳的制备（40-70nm）
• 2.2.5 金溶胶的合成
• 2.2.6 纳米粒子与对巯基苯甲酸的反应
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 TEM表征
• 2.3.2 纳米颗粒的SERS活性
• 第3章 核壳型SERS纳米探针检测嗜肺军团菌的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 靶基因设计
• 3.2.2 核壳型SERS标记物的制备
• 3.2.3 镀金玻片的洗涤
• 3.2.4 DNA杂交实验
• 3.2.5 空白实验
• 3.2.6 SERS信号的测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 实验原理分析
• 3.3.2 SERS信号分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 SERS技术鉴别大肠杆菌和志贺氏菌的研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 洗涤试验所用器皿
• 4.2.2 银溶胶的合成
• 4.2.3 硅片的切割与洗涤
• 4.2.4 细菌的购买及处理
• 4.2.5 细菌的处理
• 4.2.6 纳米银颗粒的处理
• 4.2.7 SERS测定样品的制备
• 4.2.8 空白实验
• 4.2.9 SERS信号的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 细菌的SEM表征
• 4.3.2 细菌和纳米银颗粒混合的TEM表征
• 4.3.3 SERS光谱分析
• 4.3.4 硅片上的重现性实验
• 4.4 小结
• 第5章 芽孢杆菌和铜绿假单胞菌的培养及利用SERS技术初步检测研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 细菌的培养
• 5.2.2 银溶胶的制备
• 5.2.3 SERS样品的制备
• 5.2.4 SERS信号的测定
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 细菌的SEM表征
• 5.3.2 细菌的SERS信号分析
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢