金銀雙金屬納米顆粒的制備、特性及其在生物檢測中的應用研究.pdf

1、金銀雙金屬納米顆粒因具有表面等離激元共振(SPR)特性及表面增強拉曼散射(SERS)等光學特性，被認為在生物檢測領域內(nèi)有著廣闊的應用前景。受制備技術、化學穩(wěn)定性以及光學特性等因素影響，金、銀納米顆粒在應用方面各有優(yōu)缺點，因此，綜合兩種納米顆粒優(yōu)點并摒棄其缺點的復合型金銀雙金屬納米顆粒引起了廣泛關注。研究表明，復合型金銀雙金屬納米顆粒具有更加優(yōu)異的光學、電學和催化特性，并且在某些情況下能夠表現(xiàn)出新的特性。本論文主要以種子生長法和Galva

2、nic取代法為基礎，實現(xiàn)了多種金銀雙金屬納米顆粒的可控制備，著重研究了這些納米材料的生長機制和光學特性，并將金銀合金納米顆粒應用于心肌損傷標志物——肌鈣蛋白Ⅰ（cardiac troponin Ⅰ，cTnⅠ）的高靈敏檢測中。具體來說，論文的主要內(nèi)容包括以下幾個部分:
　　1.采用種子生長法制備了金銀納米梭(Au-Ag NSs)。即以金納米棒為種子，通過改變反應溶液中甘氨酸的濃度，從反應動力學角度控制金、銀兩種元素在金納米棒表面的沉

3、積速率，形成梭形殼層。通過高分辨透射電鏡表征及硝酸腐蝕實驗，驗證了金銀納米梭的殼層為金銀固溶合金殼層。此外，研究發(fā)現(xiàn)通過控制反應溫度可以改變合金殼層的厚度，隨著反應溫度的升高，金銀納米梭的合金殼層厚度不斷增加。
　　2.系統(tǒng)研究了金銀納米梭的SPR折射率靈敏度和SERS活性。檢測金納米棒和具有不同殼層厚度的金銀納米梭在不同折射率溶液中UV-vis吸收峰的位移，從而得到不同金銀納米顆粒的SPR折射率靈敏度。研究發(fā)現(xiàn)，相對于金納米棒，

4、金銀納米梭因具有獨特的形貌和較高的含銀量而獲得更高的SPR折射率靈敏度。此外，通過靜電吸附作用，將這幾種納米顆粒在硅片表面均勻沉積形成分散的單層膜，測量其SERS活性，結果表明金銀納米梭比金納米棒具有更強的拉曼信號增強能力，并且金納米梭在相同形貌的條件下，殼層含銀量越多，其拉曼信號增強能力也越強。
　　3.制備穩(wěn)定的AuBr2-溶液改進Galvanic取代法。在氯金酸水溶液中加入Br-，通過配體替換形成AuBr4-復合物，再利用抗

5、壞血酸溶液將三價金還原成一價金。系統(tǒng)研究了鹵族元素離子在穩(wěn)定一價金方面的能力，結果表明只有Br-能夠使一價金在溶液中穩(wěn)定存放，而其他元素如氯和碘離子則不能起到類似作用。在此基礎上，以檸檬酸根包覆的銀納米顆粒為犧牲模板，對比了AuBr2-和AuCl4-作為前驅體參與取代反應制備金銀合金納米顆粒之間的差別，結果表明使用AuBr2-能夠更加精確地控制金銀合金納米顆粒的結構和光學性質(zhì)，獲得均勻的金銀合金殼，而使用AuCl4-只能得到多孔破碎的結

6、構。
　　4.改進液相樣品拉曼檢測方法，用于精確評價金銀納米顆粒SERS活性。將傳統(tǒng)拉曼光譜系統(tǒng)中的激光共聚焦顯微系統(tǒng)從正置改為倒置，并設計了相應的液相樣品拉曼光譜檢測裝置，克服了傳統(tǒng)拉曼光譜檢測方法中重復性差這一問題，方法簡單易于操作，且成本低廉，無需昂貴的單顆粒拉曼光譜儀或者將顆粒排列均勻的復雜方法。用該方法對Galvanic取代法制備的金銀納米顆粒的SERS活性進行了評價，實驗結果表明，隨著顆粒中銀含量的降低，顆粒的拉曼信號

7、增強能力也有所降低，并且顆粒的結構對于SERS活性的增強也起著重要作用。
　　5.利用不同結構的金銀雙金屬納米顆粒實現(xiàn)心肌肌鈣蛋白Ⅰ (cTnⅠ)的高靈敏免疫層析檢測。以檸檬酸根穩(wěn)定的球形金納米顆粒(AuNPs)、金銀核殼納米顆粒(Au@Ag NPs)、金銀“蛋黃-蛋殼”納米顆粒(Au@Ag-Au yolk-shell NPs)和金銀合金殼納米顆粒(Ag-Au NPs)這四種不同結構和組分的納米材料為基礎，制備可特異性識別cTnⅠ