胶体金LSPR传感膜的制备及其在免疫检测中的应用

论文摘要

贵金属纳米粒子较强的局域表面等离子共振（LSPR）使其具有独特的光学性质,由于这种性质在理论和应用方面具有很好的前景,而备受世人瞩目。特别是其传感性（能将周围介质折射率变化转变为光学信号）,引起了材料化学家和物理化学家广泛的兴趣。近年来,纳米材料的制备技术发展迅速,但构筑粒子分布均匀、单分散性好、重现性高、稳定性好、制备过程简单的纳米粒子膜层材料仍是科学家们热衷的课题。本论文针对这一课题构筑了符合上述要求的金纳米粒子单层膜,并对其传感性能进行研究,最终将其应用于免疫识别的检测。主要内容为:一、采用传统的聚电解质静电组装方法制备了12种膜层结构,并对膜中胶体金纳米粒子单分散性、粒子分布、稳定性及重现性等方面进行了系统地研究,得到符合上述纳米粒子膜层材料要求的组装方法。二、利用优化的组装方式制备金纳米粒子单层膜,并对其传感性能以及LSPR传感膜粒径参数进行优化。实验结果表明,在膜传感性能的研究中,金纳米粒子膜能将周围介质折射率（“体相”折射率和“局域”折射率）变化转变为光学信号,且表现出较高的灵敏度,具备传感器的要求,故称之为LSPR传感膜。在此基础上,通过改变LSPR传感膜中粒子的粒径来优化其传感性能,并从中选择检测灵敏度最高时膜中纳米粒子粒径。得到对于波长、峰强对折射率变化最敏感的膜分别是LSPRAu41nm和LSPRAu69nm膜。三、将LSPRAu41nm和LSPRAu69nm膜应用于免疫检测中。实验结果表明,二者均能用于生物传感,而且LSPRAu69nm膜比LSPRAu41nm膜具有更高的灵敏度。对于羊抗人IgG与人IgG体系（固定抗体以及识别相应抗原整个过程限定为2h）,抗体浓度选择100μg/mL的条件下,抗原的最低检出限为1μg/mL。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 纳米材料与LSPR
• 1.1.1 纳米材料
• 1.1.2 LSPR
• 1.1.2.1 SPR的分类
• 1.1.2.2 LSPR的原理及影响因素
• 1.1.2.3 LSPR的光谱检测方法
• 1.2 LSPR光谱在生物传感方面的应用
• 1.2.1 水相中的LSPR生物传感
• 1.2.1.1 贵金属溶胶的制备方法
• 1.2.1.2 水相中的LSPR生物传感应用
• 1.2.2 LSPR传感膜在生物检测中的应用
• 1.2.2.1 LSPR传感膜的制备方法
• 1.2.2.2 LSPR传感膜在生物检测中的应用
• 1.3 静电组装技术的简介
• 1.3.1 基底的制备
• 1.3.1.1 硅烷试剂共价组装
• 1.3.1.2 聚电解质静电吸附
• 1.3.2 静电组装成膜的推动力
• 1.3.3 静电组装成膜动力学及其厚度的控制
• 1.3.4 静电组装多层膜的结构
• 1.4 本论文的设计思路
• 参考文献
• 第二章 几种聚电解质组装的金纳米粒子膜的制备与光谱特性
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂及仪器
• 2.2.2 样品的制备及表征
• 2.2.2.1 金溶胶的制备
• 2.2.2.2 聚乙烯基苄基三甲基氯化铵（PVTC）的制备
• 2.2.2.3 几种聚电解质组装的胶体金纳米粒子单层膜的制备
• 2.2.2.4 改变膜层结构周围介质离子强度
• 2.2.2.5 金纳米粒子复合膜制备过程的实时监测
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 单层聚电解质组装胶体金纳米粒子膜
• 2.3.2 三层聚电解质基底组装胶体金纳米粒子膜
• 2.3.2.1 间隔相同阳离子聚电解质的纳米粒子膜的表征
• 2.3.2.2 间隔不同阳离子聚电解质的纳米粒子膜的表征
• 2.3.3 胶体金纳米粒子单层膜稳定性的研究
• 2.3.3.1 纳米粒子单层膜对超声的稳定性以及组装方法的选择
• 2.3.3.2 PDDA/PSS/PVTC/AuNP膜对放置时间的稳定性
• 2.3.3.3 PDDA/PSS/PVTC/AuNP膜对周围介质离子强度的稳定性
• 2.3.4 PDDA/PSS/PVTC/AuNP膜的重现性
• 2.3.5 PDDA/PSS/PVTC基底对胶体金纳米粒子组装时间的确定
• 2.4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 复合结构组装金纳米粒子单层膜传感性能的研究及制备参数的优化
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂及仪器
• 3.2.2 样品制备及表征
• 3.2.2.1 PDDA/PSS/PVTC/AuNP膜的制备
• 3.2.2.2 改变PDDA/PSS/PVTC/AuNP膜的“体相”折射率
• 3.2.2.3 改变PDDA/PSS/PVTC/AuNP膜的“局域”折射率
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PDDA/PSS/PVTC/AuNP膜传感性能的检测
• 3.3.1.1 PDDA/PSS/PVTC/AuNP膜的表征
• 3.3.1.2 PDDA/PSS/PVTC/AuNP膜传感性能的研究
• 3.3.2 LSPR传感膜中粒径参数的优化
• 3.3.2.1 不同粒径LSPR传感膜的表征
• 3.3.2.2 不同粒径LSPR传感膜对介质折射率响应灵敏度的比较
• 3.4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 LSPR传感膜在免疫检测中的应用
• 4.1 前言
• 4.1.1 总述
• 4.1.2 生物样品的固定方法
• 4.1.2.1 物理吸附法
• 4.1.2.2 化学成键法
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂及仪器
• 4.2.2 样品的制备
• 4.2.2.1 缓冲溶液的配制
• 4.2.2.2 生物样品的配制
• 4.2.2.3 羊抗人IgG的固定过程
• 4.2.2.4 活性空位点的封闭
• 4.2.2.5 免疫识别过程的检测
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 LSPR传感膜对不同浓度羊抗人IgG的响应
• 4.3.2 LSPR传感膜对免疫识别的检测
• 4.3.2.1 活性位点的封闭
• 4.3.2.2 免疫识别的检测
• 4.3.3 干扰实验
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 攻读博士学位期间发表论文
• 致谢
• 摘要
• Abstract