基于去合金化技术的高活性多针孔SERS探针的可控制备及其在细胞分析中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61371057
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0124.生物电子学与生物信息处理
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Studies on Surface-enhanced Raman scattering (SERS) have shown that hot spots provide huge enhancement to Raman signals, taking advantage of which single molecule detection could be reached, and thus construction of SERS probes containing hot spots has been one of the most important parts of research on Raman spectroscopy. Pinholes with several nanometer size formed through replacement reaction between Ag and Chloroauric acid were demonstrated high efficient hot spots. In view of the fact that only one hole was generated in a single nanoparticle during the alloying process of pure Ag nanoparticles with Chloroauric acid, this project intends to synthesize porous nanoparticles by dealloying of Ag/Au alloy nanoparticles and high efficient SERS probes with optimum ratio of pore size and ligament size in the form of one nanoparticle contains several pinholes were obtained by precisely midifying the pore structure. Based on the novel multiply pinhole structure, such kind of Raman probe would exhibit 1-2 orders of magnitude lager enhancement than single pinhole probes, and consequently reduce the usage amount as well as the power of excitation light, making it especially suitable for cell analysis. Additionally, such probes were expected to improve the weak signal and poor stability of current Raman probes applied for cell analysis, obtaining the real Raman signal of intracellular biomolecules sensitively and stably and providing technical and theoretical basis for the application of SERS spectroscopy in biomedical field.
表面增强拉曼散射(SERS)研究表明热点结构对拉曼信号有巨大的增强作用,可以实现单分子检测,包含不同形式热点的SERS探针的建构已成为拉曼光谱技术研究的重要内容。其中通过银与氯金酸的置换反应形成的几个纳米的针孔结构被证实是高效的SERS热点。针对实验上利用纯银颗粒在与氯金酸反应形成合金的过程中只会形成一个针孔热点的现状,本项目采用银/金合金纳米颗粒去合金化的方法制备多孔纳米粒子,通过对多孔微观结构的精细修饰获得具有最佳孔径与连接体尺寸比的单颗粒多针孔高效SERS探针。由于该探针具有多个热点,相比于单针孔探针可获得1-2个数量级的增强,因此可以减小使用量和激发光功率,有利于在细胞分析中的应用,并有望改善目前用于细胞分析的拉曼探针信号弱、稳定性差的状况,灵敏、稳定地获得细胞内生物分子的真实信息,为SERS光谱在生物医学领域的应用提供技术基础和理论依据。

结项摘要

表面增强拉曼散射(SERS)效应因具有无损、高灵敏等优点在痕量检测、生物医学等领域受到越来越多的关注。构建高密度热点结构是获得高灵敏SERS基底的重要途径,因此探索具有纳米孔洞、纳米缝隙等热点结构的SERS探针的制备对拉曼光谱技术的发展具有重要意义。围绕具有高密度热点结构、高活性SERS探针的制备及用其实现细胞样品拉曼光谱检测的研究目标,本项目通过制备分形结构、去合金化、生成褶皱裂缝、不等价置换等多种手段构建高密度热点结构,并将其相结合获得具有高增强性能的SERS基底。实验结果显示,分形结构SERS基底的增强因子达到了6.7×108。通过磁控溅射对去合金化方法构建的高密度孔洞结构尺寸进行修饰,与修饰前相比,SERS基底的增强效应提高了一个数量级。在去合金化制备的多孔结构中生成褶皱裂缝,增强性能提高了6倍;多孔褶皱结构进一步经Ag生长修饰后,增强性能又提高了50倍。通过不等价置换在Au@Ag纳米颗粒上构建孔洞结构,并结合等价置换对孔洞尺寸进行调控,将此SERS探针用于体外活体大肠杆菌拉曼信号的检测,得到了明确的大肠杆菌拉曼信号。以上结果表明,本项目通过多种手段探索制备的具有高增强性能的SERS探针在痕量检测及生物样品拉曼光谱的探测等方面具有较好的应用前景。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(2)
Refractive index modulating Raman spectroscopy based on perovskite PMN-PT ceramics
基于钙钛矿PMN-PT陶瓷的折射率调制拉曼光谱
  • DOI:
    10.1364/ao.55.002748
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    APPLIED OPTICS
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Wei Danzhu;Xu Tian;Yuan Li;Tian Shu;Fang Jinghuai;Jin Yonglong;Wang Chaonan;Ma Xinxiang;Shi Jianzhen
  • 通讯作者:
    Shi Jianzhen
A Biomedical Surface Enhanced Raman Scattering Substrate: Functionalized Three-Dimensional Porous Membrane Decorated with Silver Nanoparticles
生物医学表面增强拉曼散射基底:银纳米粒子修饰的功能化三维多孔膜
  • DOI:
    10.1155/2015/561919
  • 发表时间:
    2015-12
  • 期刊:
    JOURNAL OF SPECTROSCOPY
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Yuan Li;Fang Jinghuai;Jin Yonglong;Wang Chaonan;Xu Tian
  • 通讯作者:
    Xu Tian
Fabrication of Superior Au-Ag Composites Surface-Enhanced Raman Scattering Active Substrates Based on One-Step Method of Chemical Etching
基于化学刻蚀一步法制备优质金银复合材料表面增强拉曼散射活性基底
  • DOI:
    10.1142/s1793292016500806
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    NANO
  • 影响因子:
    1.2
  • 作者:
    Zhang Li;Fang Jinghuai;Wang Chaonan;Xu Tian;Jin Yonglong
  • 通讯作者:
    Jin Yonglong
超声化学法制备PS/Ag核壳型复合微球
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    材料导报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    章晶;金永龙;方靖淮;许田;王超男
  • 通讯作者:
    王超男
Controllable fabrication of large-scale hierarchical silver nanostructures for long-term stable and ultrasensitive SERS substrates
可控制造大规模分层银纳米结构,用于长期稳定和超灵敏的SERS基底
  • DOI:
    10.1007/s00339-016-0311-5
  • 发表时间:
    2016-08
  • 期刊:
    APPLIED PHYSICS A-MATERIALS SCIENCE & PROCESSING
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Wu Jing;Fang Jinghuai;Cheng Mingfei;Gong Xiao
  • 通讯作者:
    Gong Xiao

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具有检测与热化疗特性的多功能拉曼探针的研究
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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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