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纳米材料在基础和应用研究领域引起了科研人员的极大兴趣。将纳米材料应用于生物传感领域,不仅体现了纳米材料在性能上的优势,更为生物传感器的研制向着分析快速、携带简便和价格低廉等方面发展开辟了广阔前景。本论文的工作主要集中在构建基于Au/SiO2草莓状复合颗粒的新型生物传感器及其应用研究。利用Au/SiO2草莓状复合颗粒生长形成金纳米壳Au@SiO2过程中等离激元共振(LSPR)吸收峰的迁移,实现了对过氧化氢、葡萄糖、儿茶酚胺类神经递质等物质的检测。
本论文具体开展了如下工作：
1.利用自组装技术,制备出Au/SiO2草莓状复合颗粒和Au/PNIPAM草莓状复合颗粒。草莓状复合颗粒是由电介质内核(如SiO2球、PNIPAM凝胶微球)和吸附于表面的金纳米颗粒构建而成的形貌酷似草莓的纳米级复合物。两种草莓状复合颗粒均通过紫外一可见分光光度计(UV-vis)和透射电子显微镜(TEM)表征。通过紫外-可见吸收光谱研究了草莓状复合颗粒的光学吸收行为,它在一定程度上保留了金纳米颗粒的光学性质。用透射电子显微镜观察了草莓状复合颗粒的形貌。还对Au/PNIPAM草莓状复合颗粒的温度敏感特性进行了研究。
2.构建了基于Au/SiO2草莓状复合颗粒的过氧化氢(H2O2)传感器和葡萄糖传感器,探讨了Au/SiO2草莓状复合颗粒在生物分析中检测H2O2及产H2O2物质的应用。在这个过氧化氢/葡萄糖生物传感器中,Au/SiO2草莓状复合颗粒是实现化学信号与光学信号转换的核心元件。在过氧化氢或葡萄糖/葡萄糖氧化酶体系中,H2O2的还原作用将氯金酸离子还原生成单质金,以Au/SiO2表面的金颗粒为晶核沉积长大,逐渐地形成完整的金纳米壳。因而,不同的Au/SiO2生长状态对应不同浓度的H2O2。每个生长阶段的Au/SiO2有相对应的紫外-可见吸收光谱。实验得出H2O2浓度与吸收峰强度关系图,成线性关系。
3.构建了基于Au/SiO2草莓状复合颗粒的儿茶酚胺类神经递质传感器,本传感器的构建机理同上,但由于被检测物质产物的特定吸收峰干扰,对实验步骤稍做改进。先将Au/SiO2草莓状复合颗粒还原生长至一定程度后再参与儿茶酚胺类物质的检测。儿茶酚胺类神经递质具有化学还原性,将氯金酸离子还原成单质金,以Au/SiO2表面的金颗粒为晶核沉积长大,最终形成完整的金纳米壳。同时伴随着Au/SiO2形貌和LSPR吸收峰的演变。