氧化石墨烯包裹SERS探針用于細(xì)菌拉曼成像和光熱殺滅.pdf

1、作為一種新型的光學(xué)納米探針，表面增強(qiáng)拉曼散射（SERS）探針在生物醫(yī)學(xué)成像以及光熱治療方面的應(yīng)用越來(lái)越受到人們的關(guān)注。通常，SERS探針的制備過(guò)程是：將拉曼報(bào)告分子直接吸附在貴金屬納米粒子（通常是金或銀）的表面，外面包裹高分子聚合物或硅烷試劑等以增強(qiáng)探針的穩(wěn)定性，這種表面保護(hù)方法可能將吸附在探針內(nèi)的報(bào)告分子置換下來(lái)，影響SERS信號(hào)。而具有單層平面結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯（GO）由于其較好的生物相容性，以及在增強(qiáng)SERS效應(yīng)方面的潛力成為SER

2、S探針表面保護(hù)劑的優(yōu)良候選。GO是石墨烯的氧化形式，具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出多種含氧的官能團(tuán)。由于其獨(dú)特的物理性質(zhì)，例如較強(qiáng)的分子吸收能力，水分散性，熒光發(fā)射以及拉曼散射特征，GO在包括藥物轉(zhuǎn)運(yùn)和藥物釋放在內(nèi)的生物學(xué)方面表現(xiàn)出較高的應(yīng)用價(jià)值。由于其具有熒光猝滅以及拉曼增強(qiáng)性能，因此GO和貴金屬納米粒子的結(jié)合可以充分利用GO的不同作用，改善傳統(tǒng)SERS探針的性能：首先，SERS探針的形態(tài)學(xué)和光學(xué)性能可控。通過(guò)使用不同尺寸大小的GO，可以

3、得到不同團(tuán)聚程度的金納米團(tuán)簇，通過(guò)對(duì)SERS探針紫外吸收光譜和拉曼散射光譜的檢測(cè)，獲得了即具有近紅外吸收又具有較強(qiáng)拉曼強(qiáng)度的制備條件，在這一條件下合成的樣品可以用于光熱治療。第二，GO片層上可以富集高密度的拉曼報(bào)告分子，由此產(chǎn)生特異性的強(qiáng)SERS信號(hào)，使探針具有較高的靈敏度。第三，GO可以在探針上形成超?。ù蠹s1 nm）透明的包裹殼，因此被吸附的拉曼報(bào)告分子可以高效率的“感知”電磁場(chǎng)以用于SERS增強(qiáng)，輸出的散射信號(hào)幾乎不會(huì)損失。第四，

4、緊致的GO外殼使得探針在生物基質(zhì)中可以保持較好的水分散性，膠質(zhì)狀態(tài)以及信號(hào)穩(wěn)定性，并且在近紅外激光照射下，微觀結(jié)構(gòu)可以保持穩(wěn)定?；贕O的上述功效，本文中合成了一種新型的GO包裹的SERS探針，這種探針以拉曼報(bào)告分子氯化三（2,2'-聯(lián)吡啶）釕六水合物（Rubpy）和GO形成的復(fù)合物作為生長(zhǎng)基底，利用Au3+原位還原生長(zhǎng)的方法合成，并闡述了在SERS探針制備過(guò)程中，納米尺寸的GO在調(diào)節(jié)SERS探針的物理學(xué)和光學(xué)性能上所發(fā)揮的作用。

5、>　　本研究將制備出的多功能SERS探針用于細(xì)菌的光學(xué)標(biāo)記，光熱消融，并通過(guò)SERS信號(hào)的熱敏效應(yīng)監(jiān)測(cè)殺傷活性。通過(guò)對(duì)探針表面進(jìn)行修飾，實(shí)現(xiàn)了對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌（金黃色葡萄球菌）和陰性菌（大腸桿菌）的捕獲，并引起探針的團(tuán)聚。由于探針對(duì)細(xì)菌具有光譜結(jié)合能力，因此通過(guò)對(duì)探針SERS信號(hào)的監(jiān)測(cè)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)菌的標(biāo)記。此外，由于探針具有與金納米棒相當(dāng)?shù)慕t外吸收性能，在近紅外激光照射下溫度顯著升高，因此可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被捕獲細(xì)菌的光熱殺滅。在這一過(guò)程中發(fā)現(xiàn)