倏逝场作用下的光学微纳结构特性及生物成像应用

摘要

先进的光学成像或光谱技术可以被用以促进对新型光学微纳结构应用的研究。通过两种新兴研究方向的结合可以根据不同的生物探测要求提供灵活的解决方案。分辨率的提高和信噪比的增强一直是生物成像方面发展的主线，课题也从这些方向展开，介绍了基于介质微球参与的分辨率提高及倏逝场激发下的高信噪比成像，并结合纳米材料特性描述了相关研究。
　　 论文中，考察了纳米金棒(GNRs)、上转换纳米颗粒(UCNPs)、聚集诱导荧光纳米颗粒(AIE Nanoparticles)三种合成纳米颗粒的光发射特性。相对于传统的标记探针，三种材料都被赋予了一些不同的特性。利用改进型的全内反射成像系统可以研究纳米金棒在不同条件下的光散射特性，这种方法提供了在单分子检测、细胞膜探测等领域研究中的一个十分通用的平台，与微流、光操控技术等都有结合的潜力;同时，利用连续光激发的倏逝场照明条件下的上转换纳米颗粒的多光子发光过程和聚集诱导荧光发光过程也将被研究到。研究也对比了基于散射发光和光致荧光或磷光等的不同探测机理，在两种条件下，都同时利用的成像和光谱探测技术来研究纳米颗粒在液体环境下的动态特性。利用它们的特殊的性能，通过细胞标记实验初步探究了其生物学应用的潜能。

目录

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致谢

摘要

1 绪论

1．1 生物光子学中的纳米光子学

1．2 光生物成像技术

1．3 纳米材料的生物光子学应用

1．4 论文的结构安排和创新性

2 三种新型纳米颗粒的发光特性研究

2．1 纳米金结构的特性研究

2．1．1 从表面等离子共振到局域表面等离子共振

2．1．2 纳米颗粒的散射模型

2．1．3 纳米金棒的特性

2．2 上转换发光纳米颗粒的特性研究

2．2．1 上转换过程及发光机制

2．2．2 上转换发光纳米颗粒的特性

2．3 聚集诱导发光纳米材料

3 纳米颗粒的光学成像和光谱探测方法及应用

3．1 三维成像分辨率的提高

3．1．1．基于微球透镜的显微成像横向分辨率提升

3．1．2．基于全内反射显微的成像纵向分辨率的提升

3．2 各种类型的光谱探测方法

3．3 纳米金棒的散射成像和散射光谱及生物应用

3．3．1 暗场激发和倏逝场激发

3．3．2 倏逝场下纳米金棒细胞内吞研究

3．4 上转换纳米材料的多光子成像和相关光谱

3．4．1 倏逝场下的上转换纳米颗粒的多光子激发

3．4．2 基于上转换纳米颗粒的相关光谱和单颗粒示踪技术

3．5 利用聚集诱导发光纳米颗粒监测细胞内吞

4 总结与展望

参考文献

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