基于新型单分散空心金纳米球SERS tags的癌胚抗原检测研究

摘要

肺癌是所有癌症中死亡率最高的，死亡人数约占所有癌症的25％。早期的临床诊断对提高癌症患者生存率和病情预后分析治疗至关重要。虽然已经有许多技术用于肺癌的检测，但是它们大多数是侵入的、昂贵的、费时的并且灵敏度低。最近，一种基于表面增强拉曼散射(SERS)的免疫分析技术引起科研人员极大兴趣，它是通过抗体修饰在金属纳米颗粒并被用于快速灵敏的生物传感分析。而这其中最关键的工作就是SERS标签(tags)的构建。在本研究中，我们构建了一种基于新型空心金纳米球的SERS tags，同时构建磁珠捕获探针当作富集基底。基于这种免疫分析的策略，我们能快速灵敏的检测浓度在10 pg/mL-100 ng/mL范围内的CEA。具体工作内容如下:
　　(1)通过种子介导生长法合成单分散性良好的空心金纳米球。在这个方法中，首先金纳米颗粒先在单分散SiO2表面形成SiO2/GNPs结构并作为生长点继续通过还原法来沉积金颗粒。随着越来越多的Au3+被H2O2还原成Au颗粒，GNPs逐渐变大并形成完整的金纳米壳层。最后，通过氢氟酸腐蚀这种单分散金纳米壳的SiO2核就可以形成结构稳定，单分散性良好的空心金纳米球。虽然这个方法相对较复杂和耗时，但是所获得的金纳米壳表面光滑且有很好的可控性和可重复性。对比拉曼信号分子4-巯基苯甲酸(4-MBA)修饰的空心金纳米球与金纳米壳的SERS图谱，发现其他条件一样时，前者在1080 cm-1处（4-MBA特征峰）的峰值是后者的10倍，表明了该材料有很好的SERS活性。
　　(2)通过上述种子介导生长法所制备的单分散空心金纳米球当作SERS基底来构建SERStags。首先，四巯基苯甲酸被当作拉曼信号分子标记SERS标签(tags)，同时它也是一个偶联剂。其末端的羧基和CEA单克隆抗体上的氨基经过活化后偶联。然后二巯基乙醇用来作为保护剂封闭SERS tags上其他未结合位点并防止空心金纳米球聚集，最后修饰上CEA单克隆抗体，SERStags也就成功构建了。另外一方面，粒径超过1μm的磁性微球先包裹二氧化硅层提高其稳定性，然后在其表面修饰CEA多克隆抗体，磁珠捕获探针同时也用来当作富集和分离基底。并用红外光谱等对空心金纳米球SERS tags和磁珠捕获探针的构建过程进行表征。
　　(3)基于表面增强拉曼免疫分析技术，这种CEA单克隆抗体修饰的空心金纳米球SERStags和CEA多克隆抗体修饰的磁性微球被用来定量检测浓度在100 ng/mL到10 pg/mL的CEA。结果显示在该浓度范围内，检测浓度和拉曼信号强度呈现良好的线性关系。这种探针的检测极限比实心金纳米壳SERS tags用于检测CEA的极限值低两个数量级。这表明所制各的单分散空心金纳米球是一种理想用于构建定量夹心免疫分析的SERS tags材料，并且该探针具有很好临床癌症标志物诊断的潜在价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 表面增强拉曼散射(SERS)

1．2．1 拉曼散射现象

1．2．2 表面增强拉曼散射及其增强机理

1．3 SERS tags的概述

1．3．1 具有SERS活性的纳米材料发展

1．4 SERS tags用于生物免疫分析

1．5 本论文研究的主要目的及内容

参考文献

第二章 空心金纳米球的制备和表征

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂和材料

2．2．2 仪器与设备

2．2．3 SiO2胶体晶体的制备

2．2．4 金纳米壳(GNSs)的制备

2．2．5 空心金纳米球(HGNs)的制备

2．3 结果和讨论

2．3．1 空心金纳米球制备过程

2．3．2 金纳米壳表面粗糙度对合成空心金纳米球的影响

2．3．3 金纳米壳和空心金纳米球的形貌表征

2．3．4 金纳米壳和空心金纳米球的光学性质表征

2．3．5 空心金纳米球的稳定性表征

2．4 本章小结

参考文献

第三章 空心金纳米球SERS tags和磁珠捕获探针的构建

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂和材料

3．2．2 仪器与设备

3．2．3 基于空心金纳米球的SERs tags的制备

3．2．4 磁珠捕获探针的制备

3．3 结果和讨论

3．4 本章小结

参考文献

第四章 基于空心金纳米球SERS tags用于CEA检测研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂和材料

4．2．2 仪器与设备

4．2．3 CEA免疫检测过程

4．3 结果和讨论

4．3．1 基于空心金纳米球SERS tags用于CEA检测研究

4．3．2 基于金纳米壳SERS tags用于cEA检测研究

4．4 本章小结

参考文献

第五章 总结与展望

本文总结

后续展望

硕士期间发表文章

致谢