单粒子上表面增强拉曼散射信号的二维编码

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表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman Scattering,SERS)因其具有高灵敏度、高光稳定性以及适合多目标分析等优势得到广大研究学者的青睐,已发展成为生物化学和生命医学领域中一种有力的分析检测手段。近年来,包含SERS基底和拉曼信号分子的SERS标签呈现出迅猛的发展势头。相比于其他光学标签,SERS标签因结合了SERS谱峰超窄带输出的特性及其在峰位和峰强两个维度可同时编码的优势,可产生海量的、唯一识别且稳定的光学信号,从而在高通量检测分析领域显示出巨大的应用潜力。因此,在单个粒子上对SERS信号进行一维和二维组合来构建新的SERS标签是值得研究的重要课题。本文通过设计、制备核壳及二聚体纳米结构,在单粒子上对三键信号分子进行定量修饰和封装,从而实现单粒子上SERS信号的二维编码,具体研究内容如下:1.使用Au@Ag纳米结构作为SERS基底,将位于拉曼静默区的两种三键信号分子修饰在金核银层之间,在放大特征信号的同时防止信号分子受到环境体系的干扰。将三键信号分子、SERS以及编码技术结合起来,设计了拉曼静默区的SERS信号在峰位及峰强的二维编码,避免了生物分子在指纹区的信号干扰,实现了利用有限个数的信号分子达到多个信号编码的输出,并给出了二维编码在多组分及高通量检测中的应用思路,为设计出更多的编码SERS标签提供了一种切实可行的方法。2.首次利用β-环糊精的主客体作用以及可同时作还原剂和稳定剂的性质,设计了一种β-环糊精构建热点的二聚体纳米结构,其中拉曼信号分子被保护在热点结构中,使其信号稳定性和SERS增强效果得到了极大的提高,为二聚体SERS标签的构造提供了一种全新的手段。通过定量修饰不同信号分子,设计了三种二维编码的SERS信号输出,重现性良好,并分别将其模拟为条形码并定义其颜色。将三种编码后的SERS标签修饰细菌适配体后应用于微米尺寸的细菌,达到了在同一实验条件下区分不同编码信号的目的,拓展了编码SERS标签的应用。
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