贵金属纳米颗粒的光学显微成像研究112.doc

纳米金棒的光学显微成像研究 摘 要:在光学成像中，棒状金纳米颗粒主要用于生物成像时的探针，基于此本文将介绍棒状纳米颗粒在液晶材料里的光学成像。因棒状纳米颗粒具有相异的特点，它在光学成像中的用途有三个：第一、棒状金纳米颗粒具有LsRP共振散射光谱的特性，第二、它能发出明亮的红散射光在暗场显微成像中;第三、棒状纳米金颗粒在多光子激发下具有辐射特性，可以应用在生物成像中做为多光子荧光探针。本文将分别介绍在显微成像中，棒状金纳米颗粒相异的特性。 关键词：棒状金纳米颗粒；光学成像；特性研究； Optical microscopy imaging study of Golden Rod Abstract：Key words： 图1 显微暗场成像工作原理示意图 1.2 操作过程 其工作原理示意图如图1所示，入射光经过暗场装置后，光束的中心被阻塞，只有倾斜的空心光锥能透过暗场装置并经聚光透镜照射在样品上。显微物镜的数值孔径需小于暗场装置聚光透镜的数值孔径，则倾斜的光束透过样品后才不会入射进物镜中。只有当样品含有能产生高阶衍射光或高散射的物质时，被倾斜的入射光照射时产生的高阶衍射光或散射光才能被物镜接收。由于棒状金纳米颗粒有LSPR消光光谱中包含的散射，因此具有高入射光散射特性，散射光谱与消光光谱一致，在600纳米以上有很强的、可调的长轴散射峰。 宽带光经过棒状金纳米颗粒后，其波长附近的光波长轴散射峰被强烈散射，因此，通过暗场显微成像，我们已经得到棒状金纳米颗粒的散射光光谱与其长轴散射光谱一样，呈红色的颜色。下面将具体的讨论基于棒状金纳米颗粒的暗视场显微成像在液晶材料和细胞标记的运用。 2棒状金纳米颗粒散射暗视场显微在细胞成像中的运用 2.1实验原理 由于棒状金纳米颗粒的散射光谱长轴峰值在600nm以上，容易从细胞的散射光中分辨出 ，因此棒状金纳米颗粒可以用作标记细胞的散射光探针。我们使用连接有CEAS抗体的棒状金纳米颗粒作为探针对宫颈癌细胞标记——HeLa Lane，并对HeLa Lane进行暗场显微成像。 由于HeLa Lane其细胞膜会会表达过量的CEAS抗原，因此能通过抗体抗原的特异性反应使修饰抗体的棒状金纳米颗粒可以有效的标记于其细胞膜上。 已经有人验证了由CTAB作为表面活性剂的棒状金纳米颗粒的十六烷基三甲基溴化铵毒性对细胞活性有破坏作用，因此这里采用把棒状金纳米颗粒包覆在15nm厚度的二氧化硅包覆作为探针连接CEAS抗体对HeLa Lane标记，以减少毒性。 左图:Helen Lane明场透射光成像照片；中图:左图Helen Lane同区域的暗场照片；右图:标记了CEAS抗体一SiO2一棒状金纳米颗粒后的Helen Lane暗场照片 2.2具体的实验步骤 HeLa Lane在37℃温度、5%的SiO2气体条件中于DMEM溶液中分裂培养两天。将20nM连接CEAS抗体的二氧化硅——棒状金纳米颗粒（LSPR长轴消光峰在650nm）溶液10mL缓缓滴入到细胞培养液,并摇晃,使棒状金纳米颗粒均与地分散在细胞培养液中，且让棒状金纳米颗粒与细胞一起培养两个小时。然后用pH值7.4、0.01M的浓度PBS缓冲溶液冲洗固定有细胞的玻璃片4——5次，然后把玻璃片放入DMEM溶液中，在阻隔场显微镜下直接观察成像。物镜是40倍空镜，孔径数值0.65，探测器为ccD。 实验结果如图2所示，左图为HeLa Lane明场透射光成像照片，中间图为相同区域的HeLa Lane的暗场散射照片。由于细胞结构有较大的梯度变化，因此也有强的散射信号，从图中可以看出，细胞散射信号的光谱较宽，成像颜色偏冷色系蓝光较多。二氧化硅——棒状金纳米颗粒因修饰有CEAS抗体，可有效地连接在HeLa Lane表面。其暗场成像如2右图所示：HeLa Lane表面清晰可见棒状金纳米颗粒发出的红色散射光。棒状金纳米颗粒散射光谱主峰在650nm，成像颜色为暖色系的红色，在冷色系蓝色为主的细胞散射光颜色中能醒目的被分辨。因此在暗视场显像中棒状金颗粒可以做为对HeLa Lane进行标记的散射光探针。对于相异的LSPR散射峰的金纳米颗粒还可以癌细胞的标记，它们在暗场成像中具有相异的散射光谱和颜色特征，可以通过多种颜色标记相异细胞或细胞物质的多功能成像。 针对相异的肿瘤细胞，过量表示的抗原体也会相异。棒状金纳米颗粒作为探针的诊断成像方法中，我们很容易对金棒修饰相应的抗体，实现对特异目标的特异性标记。并且，棒状金纳米颗粒由于其低毒性和高生物稳定性及生物适应性，它也是一种相对安全的纳米探针。棒状金纳米颗粒是一种大体积的刚性金属材料，作为探针在生物组织和细胞中具有很好的穿透性，因