小分子与蛋白质相互作用的表面增强拉曼散射检测方法研究

具有超高灵敏度的小分子与蛋白质相互作用SERS检测方法，对于新药筛选、蛋白质组学等领域的研究具有重要的意义。但由于生物大分子蛋白质及SERS基体本身的特点，蛋白质SERS光谱具有重复性差、分析方法较为繁琐等缺点。本项目将通过SERS传感器结构的优化及蛋白质SERS方法学的深入研究，发挥SERS在高灵敏度和高选择性上的优势，建立简易的蛋白质SERS检测技术。本项目将采用基于晶种生长的Ag纳米颗粒制备方法，获得单分散尺寸可调Ag纳米颗粒；利用各种表面自组装方法，构筑单层Ag纳米颗粒阵列结构，并利用表面清洗及纳米氧化层方法，实现纳米阵列表面结构参数及表面化学状态的调整，改变贵金属纳米颗粒的局部电场分布并促进表面的生物亲和性；建立基于近红外中阶梯光栅拉曼光谱仪的蛋白质结构表征方法，搭建小分子-蛋白质相互作用的流动相研究装置，充分利用谱仪的时间分辨能力，系统研究小分子-蛋白质相互作用的动力学过程。

本项目从尺寸可控Ag纳米颗粒的生长工艺及其生长机制、高性能均一Ag纳米颗粒阵列结构制备和实时动力学SERS检测方法三个方面的系统研究，建立了一套可以方便的应用于水溶液中分子吸附及反应过程检测的拉曼光谱方法，其在环境污染物检测、吸附以及分子间相互作用等研究上具有广泛的应用。.利用晶种生长法实现了尺寸可控Ag纳米颗粒的制备，获得了尺寸在20 nm-120 nm范围内具有较窄尺寸分布的Ag纳米颗粒胶体。基于葡萄糖对于Ag较弱的还原能力，通过优化反应参数（反应物滴加速度、温度、pH值以及表面稳定剂含量）抑制了Ag纳米颗粒的二次成核，实现了Ag在Au晶种表面的连续生长，并深入探讨了在动力学控制条件下纳米颗粒的生长机制。通过控制反应物的滴加速度可以控制反应体系中反应物的浓度，从而控制纳米颗粒生长的过饱和度条件，当反应的过饱和度低于成核的临界过饱和度时可以较好的抑制Ag纳米颗粒的二次形核；在Ag纳米颗粒生长阶段保持较高的过饱和度，实现了扩散控制的生长机制，抑制了Ostwald熟化过程，促进了纳米颗粒尺寸分布的集中。本项目实现了Ag纳米颗粒尺寸的可控制备有利于进一步研究尺寸相关的Ag纳米结构的性能。.. 基于商用微孔滤膜和Ag纳米颗粒体系，利用简单的过滤工艺实现了负载于微孔滤膜表面的Ag纳米颗粒阵列结构的制备。以罗丹明6G（R6G）作为探针分子研究了不同尺寸Ag纳米颗粒阵列结构的SERS增强性能，发现平均尺寸为100 nm的Ag纳米颗粒阵列在三种不同可见波长条件下都表现出最高的SERS增强效果。当负载量足够大的时候，滤膜基Ag纳米颗粒形成致密的阵列结构，此时SERS基底表现出优异的增强效果，对于R6G的检测限可以低至5×10-14M。由于表面的均一结构，通过拉曼面扫描数据发现在较大的范围内拉曼数据的相对标准偏差小于9 %，不同样品间数据的标准偏差也达到了10 %。滤膜基的Ag纳米颗粒阵列SERS基底表现出了优异的增强性能和表面均一性，同时其制备工艺非常简单，因此这一阵列结构非常容易推广到实际的应用中。.. 利用拉曼技术在水相体系测试中的优势实现了水溶液中吸附过程的动力学测试，这一方法可以用来研究水溶液中各种分子在固/液界面的吸附及反应过程，在小分子与生物分子的相互作用领域展现了潜在的应用。.