基于PCR的纳米材料自组装新方法与生物传感器

开展量子点、金纳米粒子、磁性纳米粒子不同制备技术及其表面修饰技术的研究，发展更为可控的、简单有效、具有表面功能基团的不同纳米粒子制备新技术；建立基于PCR手段的纳米材料组装新方法，获得高产率、稳定、可控的纳米粒子组装结构包括金纳米粒子组装结构、金-量子点组装结构、金棒的端面及侧面组装结构、磁性纳米粒子组装结构；进行纳米粒子组装结构的表征，构建模型；研究组装体系中模板与信号变化关系，发展基于纳米粒子自组装体系的生物传感器检测新原理、新方法。

手性纳米光学活性体系通常遵循四面体或多种不同纳米粒子的螺旋几何构型。利用纳米材料的自组装过程，通过不同纳米粒子的手性几何构型，我们了解了手性的表面等离子体激元效应，并研究了手性等离子光学的应用。实验研究表明，金纳米棒自组装成侧面二聚体，手性源自它们之间的小二面角。金棒之间的自发扭转打破了平行构型的对称性质构型。在金纳米棒二聚体中，具有正和负二面角的两个构型是对映体的构象，两种构型与不同的组装方式相关。4π全空间计算模拟及单个二聚体的暗场散射光谱及圆二色谱实验进一步证实了小角度的金纳米棒二聚体的手性本质。.等离子金纳米棒高级组装呈现出结构相关的强光学活性，其单体相互作用呈现协同放大效应。虽然金纳米棒自组装已经取得了一定的进展，组装以可控的方式产生较强的等离子光学信号，目前仍然是一个具有挑战的领域。通过纳米棒表面化学性质，本研究成功实现金纳米棒的侧面-侧面和端面-端面多聚体组装。侧面组装的等离子相互作用，产生独特的手性光学性质，实验结果与计算机模拟呈现一致的结果，强的光学活性可用于DNA的检测，正负峰差值计算的灵敏度为3.73 aM。同时，制备的金纳米棒侧面和端面聚集体也具有强的表面增强拉曼散射活性，可以用于目标DNA的检测分析。结果表明，组装策略的拉曼检测限为1.14fM（侧面-侧面组装）和1.58 fM （端面-端面组装），基于PCR的金纳米棒组装，可以同时发展超灵敏的手性传感器和表面增强拉曼光谱传感器，这种方法也为各向异性纳米粒子组装提供了一条新的组装路线。.磁性纳米粒子的组装及其协同磁性相互作用是另一种重要的研究领域。磁性纳米粒子的分散和组装状态的磁共振弛豫调谐特性，可以应用于高效的传感器。利用粒度均匀的磁性纳米粒子表面的功能性羧基进行修饰引物，得到高性能的引物-磁性纳米粒子复合物。利用PCR体系，进行磁性纳米粒子组装，研究基于循环数和初始DNA模板控制的磁性纳米粒子组装体系。利用磁性纳米粒子的磁共振弛豫性质，建立磁弛豫传感检测方法。借助于PCR的高效扩增效率，基于磁性纳米粒子组装磁共振弛豫传感器实现了对DNA的超灵敏检测，检测限达到4.26 aM，检测区间为0.01 fM 到10000 fM。