基于复合结构金纳米粒子的共振光散射生物传感方法的研究与应用

生物大分子的相互作用与识别是生命过程的重要化学机制之一，研究生物大分子的相互作用对于生命过程的分析以及疾病的诊断治疗等至关重要。而以金纳米材料为代表的金属纳米材料，具有从可见光至近红外范围可调控的光谱性质，以及表面易于修饰的优势，非常适用于简单、快速，高灵敏度和高选择性的光学传感平台的构建。金纳米局域表面等离子体共振（LSPR）吸收与散射的传感方法研究对推动共振光散射分析方法在生化分析领域的应用，以及共振光散射分析方法学的发展具有重要意义。本项目从各种形貌的金纳米材料出发，结合核酸适体-目标物、凝集素-甘露糖、抗体-抗原等特异性识别作用，建立了一系列基于金纳米LSPR吸收和光散射传感新方法。在以下几个方面开展了工作：(1)制备了粒径可调控的金纳米颗粒、长径比可调的金纳米棒，以及包裹硅胶纳米颗粒(包括荧光硅胶纳米颗粒)的核-壳型金纳米球，并系统研究了其LSPR吸收与散射性质。(2)成功合成了巯基修饰的葡萄糖与甘露糖，并研究了其与凝集素ConA的相互作用。(3) 建立了系列基于金纳米LSPR吸收和光散射的传感方法。(4)为了建立多通道信号的测量，以及更好的阐明LSPR与荧光信号基团的相互作用，建立了系列荧光传感方法。以上方法中，亮点的工作主要有：(1)将金纳米LSPR散射信号应用于暗场散射成像中，建立了细菌计数方法，检测结果与传统的细菌培养菌落计数法有较好的相关性，并通过颜色与形状的模式识别，实现了细菌计数自动化。该方法的建立金纳米的光学传感方法学上有一定创新，拓展了金纳米光学传感应用。 (2) 以溶菌酶的 DNA适体建立了检测人唾液中溶菌酶的荧光各向异性方法，由于与血液样本相比，人唾液样本是无损采样，因此该方法的建立对唾液中生物标志物的检测提供了可能性，具有重要意义。此外，在这个工作中，首次将荧光寿命各向异性方法应用于研究生物大分子间的相互作用，为生物大分子间的相互作用研究开辟了新的方法。(3) 以基于DNA链置换反应介导的金纳米增强荧光各向异性首次构建了SNP的检测体系。目前几乎所有的错配序列都产生一定的信号，而本方法中，错配序列产生负的各向异性变化信号，从一定程度上提高了SNP检测的选择性。该项目在研期间，在Anal. Chem., Biosens. Bioelectron., Trends. Anal. Chem.等杂志上共发表论文8篇。申请国内专利1项。