SERS 标记的金纳米棒探针用于免疫检测.doc

2009年第 67卷 化 学 学 报 V ol. 67, 2009第 14期 , 1603~1608 ACTA CHIMICA SINICA No. 14, 1603~1608 * E-mail: jwhu@hnu.cn Received March 2, 2009; revised April 5, 2009; accepted May 7, 2009. 国家自然科学基金 (Nos.湖南省自然科学基金 (No. 06JJ3006资助项目. 1604化 学 学 报 V ol. 67, 2009 荧光谱峰较宽 , 信号的选择性相对较差 ; 若用荧光分子 标记 , 还存在光解和光致褪色现象 , 因而荧光标记技术 亦有其局限性 . 基于表面增强拉曼散射 (SERS的 SERS 标记技术是一种光谱标记技术 , 始建立于 20世纪 80年 代末 [8]. 它利用金或银等贵金属纳米颗粒来增强 /放大表 面吸附的拉曼活性分子的拉曼信号 (即 SERS, 以拉曼 活性分子的 SERS 信号作为读出示踪信号 . 近年来随着 纳米科技的快速发展 , SERS标记技术已引起了国内外 科学家的广泛关注 [9,10]. 首先 , 拉曼光谱具有高度的分 子特征性 , 且谱峰窄 , 能减小不同分子间的谱峰重叠 . 其次 , 在多元检测中一种波长的激发光就能激发出不同 的拉曼活性分子的谱峰 . 第三 , SERS信号很少受光漂白 的影响 , 可在一定程度上为获得较好的 SERS 信号而延 长积分时间 . 第四 , SERS信号不象荧光分子那样易发生 自淬灭现象 , 可通过增加拉曼活性分子数目来提高信号 强度 , 从而提高免疫检测的灵敏度 . 目前 , SERS免疫检测呈现几个基本的发展趋势 [11]. 第一 , 如何解决 SERS 标记免疫探针在固体基底上非特 异性吸附造成的 “假阳性” 问题 . SERS免疫检测的基本 方法是标记抗体 , 待测抗原和俘获抗体之间形成“三明 治”夹心结构 . 理想情况下 , 探针上的抗体通过抗体和 抗原之间的特异性免疫反应连接到俘获抗体上 . 除此以 外的吸附为非特异性吸附 , 由此造成假阳性和背景信号 升高等 . 通常可利用牛血清白蛋白来封闭固体基底上的 空位以减少非特异性吸附 . 第二 , 实现从单组分到多组 分检测 . Ni等 [12]最早尝试了双组分检测 . 国内顾仁敖课 题组 [13]也成功地进行了二组分检测 , 并初步进行了三 组分检测的尝试 [11]. 第三 , SERS探针的表面修饰 . SERS纳米探针的表面修饰可以减少标记分子从纳米颗粒表 面脱落 , 提高信号的稳定性 , 并能有效减少探针的非特 异性吸附问题 . 除此以外 , 探针还应具备水溶性、抗团 聚和生物亲和性的特点 . 目前 , 表面修饰的发展趋势是 从第一代裸纳米颗粒探针 [12~15]到第二代的 SiO 2修饰的 探针 [10], 再到第三代高分子包覆的纳米探针 [16]. 我们在 前期的工作中已明确 : 可将胶体的空间稳定理论作为设 计制备各类纳米探针的理论依据 [17], 即将生物亲和性 高分子吸附在纳米颗粒 /探针上 , 以其提供的空间稳定 来取代探针原来的电荷稳定机制 . 由于稳定机制不同 , 高分子稳定的纳米探针可以耐受高浓度盐等苛性条件 而不团聚 , 还可提供水溶性和生物亲和性等诸多优异的 性能 . 第四 , 提高免疫检测的灵敏度 . 由前述 SERS 免 疫检测的基本方法可知 , 提高免疫检测灵敏度实际上就 是要提高 SERS 信号强度 . 因此通常选择具有较大拉曼 散射截面的分子作为标记分子 . 除此以外 , 另一个方案 是全面借鉴 SERS 领域的研究成果 , 采用具有较强增强 能力的纳米颗粒来制备探针 . 如 Porter 等 [18]采用 60 nm的金颗粒来制备 SERS 免疫探针 . Cao等 [19]和徐等 [20,21]则利用银染色技术来提高 SERS 信号 . Cui等 [22]采用表面 具有孔洞的银核金壳颗纳米粒子来制备探针 . Ji等 [23]则 采用金核银壳纳米颗粒来制备探针 , 可通过改变 Au/Ag核与壳的厚度从而获得强的 SERS 信号 . Sanles-Sobrido等 [24]采用颗粒聚集体来制备探针 . 金纳米棒有着独特的光学性质 , 并且在医学、传感 和化学分离等方面有很好的应用前景 , 近年来已成为人 们研究的热点 [25]. 金纳米棒有两个等离子体共振 (SPR吸收带 : 横向 SPR 吸收峰和纵向 SPR 吸收峰 , 其中纵向 等离子体吸收峰的位置可以随其长径比的增大而逐渐 红移 [25]. 金纳米棒 SPR 的这种可调性使其能作为很好 的