表面增强拉曼光谱学理论研究及其在免疫检测中的应用(1)研究.pdfVIP

表面增强拉曼光谱学理论研究 及其在免疫检测中的应用 专业名称：光学 申请者：钟亮 导 师：胡勇军教授 摘要 ‘ 关的基础理论和应用研究一直是一个研究热点。SERS是吸附于银、金、铜粗糙 表面的分子产生的特殊物理化学效应，多数分子SERS谱和普通拉曼谱差别较 大，因此SERS光谱可用于研究分子．界面相互作用。SERS结合金纳米标记方法 用于免疫检测的研究于1989年由Rohr等首次报道，近年来已成为一个应用热点。 本论文系统地开展了SERS与DFT结合的理论基础研究和SERS免疫标记应用 的初步探索研究。 利用量子化学计算通过模拟分子和金属原子或表面的相互作用，研究拉曼光 谱的增强机理、分子的吸附取向、协助光谱归属等已成为近年来的研究热点。本 论文讨论的亚甲基蓝(MB)是一种具有极好SERS效应的分子，常用作表征纳 米材料的SERS效果的探针分子。我们在检测MB在银胶体中的SERS谱时发现： 在高低不同的浓度下，MB的SERS谱差别较大。进一步的实验发现MB不同吸 附时间的SERS谱表现出明显的连续变化。本项研究获得了不同浓度下MB溶液 在银溶胶中的表面增强拉曼散射光谱。根据表面增强拉曼的选择定则，可以判断： 较高浓度下，MB分子主要是以较为“直立”的方式吸附于纳米粒子表面，这增 强了来自C．S．C对称伸缩振动的448锄d峰和包含C．H面内弯曲振动的1029 cmJ峰，而与C—H面外弯曲振动有关的657、688、801、1003eml等处峰强没 有增强，因此峰强较弱；较低浓度下，MB分子主要是以较为“倾斜或“平躺 cm。1和1029cm～，增强C．H 的方式化学吸附于纳米粒子表面，这减弱了谱峰448 及MB+与Ag原子形成的不同构型体系进行结构优化和频率计算。实验与理论计 算结果表明，MB+有可能通过N．Ag、S．Ag与Ag原子形成两种较强的吸附构型。 电荷命居分析表明，与S原子相比，芳香环上的N原子更易与银原子发生相互 作用。 由于水分子的拉曼截面很小，拉曼光谱适合于水环境的检测。同时，SERS 具有极高的检测灵敏度，特殊条件下甚至可以达到单分子和单纳米粒子的检测， 使得SERS广泛应用于生命科学领域。在生物技术领域，SERS结合金纳米标记 方法用于免疫检测是一个研究热点。该方法将具有强拉曼信号的标记分子和抗原 ／抗体蛋白分子吸附于纳米金表面，通过拉曼谱仪检测标记分子的SERS信号， 以达到示踪抗原／抗体的目的。相比其他免疫检测方法，SERS标记免疫检测具有 高灵敏度、高光谱选择性，特别适合分子识别、药物筛选、生物靶向等生物医药 领域。但是，SERS免疫检测尚未形成比较稳定可靠的检测流程，在可靠性方面 还未达到实际应用的要求。本论文第二部分开展了优化SERS标记免疫技术步骤 和流程的初步探索，尝试了SERS金胶免疫标记三层组装和单组分SERS免疫检 测。在完成了信号分子和抗体蛋白的金胶标记、玻片修饰处理、免疫组装等步骤 后，实现了三层的SERS标记免疫检测。这些实验和结果为课题组深入开展相关 研究积累了丰富的经验。 关键词：亚甲基蓝，表面增强拉曼散射，密度泛函理论，免疫检测 ENHANCEDRAMAN THEORYSTUDYOFTHESURFACE I NG l TSAPPLl CATl ON SCATTERAND ONTHEI MMUNOASSAY Major：0ptics Name：ZhongLiang Supervisor：HuYongjun ．F‘．