壳介导银纳米组装体的手性调控与机制

Strong and reversible regulation of circular dichroism is not only the key of chiral nanoassemblies, but plays a critical role in investigation of advanced chiral metamaterials. Silver nanoparticles (Ag NPs) have the strongest Plasma resonance in visible region which genetates strong Plasmonic chirality in the nucleic acid molecules linked self-equilibrium assemblies. The relationship between chiral intensity and configuration of Ag NPs assemblies is explored. Foucus on the dynamic laws of chiral intensity and band shift of Ag NPs assemblies driven by differrent types and thickness of shell (cadmium sulfide quantum layer, gold layer, gold and silver alloy layer). This project will demonstrate shell driven reversible chiral regulation mechanism and establish the optical model, which providing theoretical principle for pioneering multi-scale and multi-echelon strong chiral nanoscale materials and deepening the studies of chiral sensors based on nucleic acid molecules recognition.

强度高且可逆调控的圆二色性不仅是手性纳米组装的研究关键，更是开展先进手性纳米材料研究的中坚节点。银纳米粒子具有整个可见区最强等离子共振效应，利用核酸分子作为连接臂依靠自平衡趋向组装产生强等离子手性，并研究手性银纳米组装体构型。聚焦不同种类、厚度壳（硫化镉量子层、金层、金/银合金壳）介导的银纳米组装体手性信号强度和偏移幅度的变化规律。阐释壳介导手性可逆调控机制并建立光学模型，为壳介导多元、强手性纳米材料的多尺度、多层级开发提供理论依据，深化基于核酸分子识别体系的手性纳米传感研究。

强度高且可逆调控的圆二色性不仅是手性纳米组装的研究关键，更是开展先进手性纳米材料研究的核心。本项目聚焦不同种类、厚度壳层介导的银纳米组装体手性信号强度和偏移幅度的变化规律。已成功制备多元化核壳结构纳米粒子（金@银、银@金、银@金银合金、金@氧化亚铜等核壳结构纳米粒子以及银@金空心核壳结构纳米粒子等）及其生长关键因素研究，发展壳层种类和厚度可控的核壳结构纳米粒子合成路线及关键技术4种；发展基于聚合酶联反应技术的核壳结构纳米二聚体的程序化组装平台，以及基于核酸适配体定量修饰和最优杂交体系的核壳结构纳米寡聚体组装体系；壳介导金纳米二聚体实现了手性信号的蓝移和红移的有效可逆调控，单层银壳或金壳的生长使得金二聚体的手性信号出现了蓝移或红移现象，其波长偏移范围可以控制在418 nm到586 nm之间，双层银层和金层的交替生长使得金二聚体的手性信号恢复到525 nm附近，实现手性信号的可逆性调控；壳介导银纳米寡聚体的手性信号出现反转和有效放大，银纳米组装体在394 nm和416 nm处分别出现一负一正的S型手性峰，银@金核壳结构纳米粒子组装体在504 nm和557 nm处分别出现一正一负的S型手性峰，手性信号不仅表现出明显地红移，而且被显示出放大和反转，是银纳米组装体手性信号的4倍。基于强手性银@金核壳结构纳米组装体构建了人乳腺癌循环肿瘤细胞的特异性分析检测，最低检测限为10 ± 6个细胞/毫升。基于壳层种类的选择可以实现纳米组装体手性信号出峰位置的有效可逆调控，通过壳层厚度的优化可以达到对纳米组装体手性信号强度的逐级放大。本项目研究为开展多层级先进手性纳米材料提供理论依据，强手性纳米组装体结合生物分子识别体系（核酸分子、抗原抗体），深化针对食品、药品、环境中等危害因子快速低成本灵敏手性传感检测的战略研究。