空間限制性貴金屬納米粒子生長方法及生長過程動態(tài)監(jiān)測研究.pdf

1、表面增強(qiáng)拉曼散射（Surface-enhance Raman scattering，SERS）光譜是一種極強(qiáng)的分子振動光譜，主要用于檢測納米粒子表面或者其上的分子的振動，它的存在極大地延伸了普通拉曼光譜的應(yīng)用。表面增強(qiáng)拉曼散射光譜自1970年被發(fā)現(xiàn)以來，已經(jīng)被應(yīng)用于很多領(lǐng)域，尤其是在生物化學(xué)、生命科學(xué)以及醫(yī)學(xué)診斷等方面。伴隨著納米材料和激光技術(shù)的進(jìn)步，SERS技術(shù)具有非常誘人的發(fā)展前景。優(yōu)良穩(wěn)定的SERS基底是實(shí)現(xiàn)拉曼增強(qiáng)的一個非常重要

2、的前提條件，而貴金屬的拉曼增強(qiáng)能力是SERS基底篩選的一個重要因素。通常評價SERS基底的方法是簡單地把制備好的貴金屬納米粒子與拉曼報(bào)告分子混合，然后來測定單個貴金屬納米粒子的拉曼信號用以評估貴金屬納米粒子的拉曼增強(qiáng)能力。但這種方法往往會導(dǎo)致納米粒子表面的拉曼報(bào)告分子分布不均勻，納米粒子易團(tuán)聚，且無法實(shí)現(xiàn)采用拉曼信號對納米粒子生長過程中結(jié)構(gòu)變化進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。本研究分為三個部分：
　?、趴臻g限制性生長方法的確立。選用介孔二氧化硅（m

3、SiO2）層包裹的金納米棒為種子，mSiO2層具有滲透性，為反應(yīng)物和拉曼報(bào)告分子透過mSiO2層，以金納米棒為晶核長銀提供可能。該部分通過對反應(yīng)溫度、mSiO2層厚度等條件的討論確立了最優(yōu)的反應(yīng)條件，即金納米棒包裹的mSiO2厚度約為10 nm，反應(yīng)溫度為60℃水浴。通過原位生長和金屬納米粒子替換的空間限制性生長方式合成了三種結(jié)構(gòu)的納米粒子，證明了此方法應(yīng)用的廣泛性。課題開展中，首次發(fā)現(xiàn)了mSiO2層具有一定的彈性，該彈性性質(zhì)使得以金納

4、米棒為種子長銀層過程中包裹的mSiO2層不破裂，保證了納米粒子結(jié)構(gòu)的完整性，避免了其團(tuán)聚。
　?、瀑F金屬納米粒子過程中拉曼性質(zhì)的動態(tài)監(jiān)測?？臻g限制性生長方法是以mSiO2層包裹的貴金屬為種子原位連續(xù)性生長的方法，為生長過程中進(jìn)行拉曼信號監(jiān)測提供了可能；另外，mSiO2層可以使拉曼報(bào)告分子均勻地分布在mSiO2層內(nèi)，保證了在連續(xù)長銀的納米粒子微環(huán)境中拉曼報(bào)告分子是一致的。生長體系中加入拉曼報(bào)告分子結(jié)晶紫使其在體系中的濃度為10-6

5、M，于生長過程中不同時間點(diǎn)采樣，632.8 nm激發(fā)波長下測定其拉曼光譜。結(jié)果顯示，總體上，SERS信號的變化呈現(xiàn)一種升-降-升的模式。通過與對照結(jié)構(gòu)（Au@AgNR）的比較實(shí)驗(yàn)，證實(shí)了空間限制性生長方法用于合成結(jié)構(gòu)相似的納米粒子更加簡便且納米粒子不易團(tuán)聚的優(yōu)點(diǎn)。
　　⑶SERS探針的應(yīng)用。合成得到的SERS探針具有很強(qiáng)的拉曼信號，為SERS探針用于活細(xì)胞標(biāo)記提供了可能。mSiO2層的會使其在生物介質(zhì)中的穩(wěn)定性提高，不易團(tuán)聚，結(jié)合

6、其具有銀層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，為細(xì)菌部分的實(shí)驗(yàn)探索提供了依據(jù)?；谝陨险归_了應(yīng)用方面的初步探索。細(xì)胞MTT實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示在SERS探針的濃度低于10μg mL?1時，其對細(xì)胞增殖沒有明顯的抑制作用，且其被細(xì)胞吞噬后可以在細(xì)胞內(nèi)測到其拉曼信號，實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞標(biāo)記。細(xì)菌實(shí)驗(yàn)，通過與對照結(jié)構(gòu)（Au@AgNR）的抑菌實(shí)驗(yàn)比較，本課題中合成的SERS探針抑菌效果更好。采用空間限制性生長方法合成納米粒子的方案解決了傳統(tǒng)的納米粒子與報(bào)告分子混合過程中存在的納米粒