多功能Au@Ag-Au纳米探针的构建及生物标志物的快速高敏检测

Gold nanoparticles (Au NPs) based lateral-flow detection method holds a central position in point-of-care testing due to the characteristics of fastness, cheapness and convenience. For now, low detection sensitivity and unquantified results are two crucial factors, which restrict its further development. The presented project intends to construct a multifunctional nanoprobe (Au@Ag-Au NPs) utilizing the surface enhanced Raman scattering (SERS) effect of noble NPs, and effectively combines the SERS spectroscopic technique with the lateral-flow method for highly sensitive and quantitative detection. The probe has a hollow core-shell structure with Au nanoparticle as the core and Ag-Au alloy as the shell. The nanosized gap between the core and shell can accommodate Raman reporters, protect them from environmental disturbances and greatly enhance the Raman signal. The probe is stabilized by sodium citrate, which benefits the subsequent modification of biomolecules. On this basis, using a biomarker of myocardial injury (cardiac troponin I, cTnI) as the model, the fast and highly sensitive detection of biomarker, as well as the quantification of results, is hopefully to be established by the help of optical and spectroscopic methods. This research will pave the way for rapid, highly sensitive and quantitative lateral-flow detection.

基于金纳米颗粒（Au NPs）的侧向层析检测因其快速、廉价、便利等特点在床旁检测中占据重要地位。目前，检测灵敏度低和难以定量化是制约其进一步发展的两个关键因素。本研究利用贵金属纳米颗粒表面增强拉曼散射效应（SERS），拟构建一种可普遍适用于传统侧向层析检测平台的多功能纳米探针（Au@Ag-Au NPs），将SERS光谱技术与侧向层析检测有效结合，实现高敏、定量化检测。该探针是以金纳米颗粒为内核、金银合金为壳层的中空核壳结构；尺寸为几纳米的核壳间隙能容纳拉曼分子，使其免受环境干扰，并对其拉曼信号产生极大增强；颗粒表面由柠檬酸钠小分子稳定，有利于后续更为便捷地修饰生物分子。在此基础上，以心肌损伤标志物（心肌肌钙蛋白I，cTnI）为模型，通过光学和光谱学两种检测手段，有望建立生物标志物快速、高敏检测方法，并初步实现了检测结果定量化。本研究为侧向层析快速、高敏、定量化检测提供了一种新思路、新平台。

基于金纳米颗粒（Au NPs）的侧向层析检测因其快速、廉价、便利等特点在床旁检测中占据重要地位。目前，检测灵敏度低和难以定量化是制约其进一步发展的两个关键因素。本研究利用贵金属纳米颗粒表面等离共振效应和表面增强拉曼散射效应（SERS），提出了解决这一问题的新策略。在项目执行中：1. 我们通过新的贵金属纳米材料合成技术和改进后的Galvanic取代反应，获得了结构、尺寸可调的、高单分散性的金银中空核壳纳米颗粒（Au@Ag-Au NPs），其SERS效应优于同类金银核壳结构，为侧向免疫层析高灵敏检测提供了新的选择；2. 我们建立了液相样品拉曼光谱检测新方法，实现不同尺寸或结构纳米颗粒SERS活性的简便快捷评价，显著提高了检测的重复性和一致性，相对标准偏差仅4.78%；3. 我们通过实验检测和理论计算相结合的方法，筛选出了最优的Au@Ag-Au NPs，成功构建了一类普适于侧向免疫层析检测的多功能探针；4. 以心肌损伤标志物cTnI为模型，建立了基于光学和光谱学两种检测手段的侧向免疫层析检测试纸条，基于SERS其检测下限可达0.09ng/mL，较传统光学显色检测方式提升了50倍。在此基础上，我们进一步建立SERS光谱强度与标志物浓度的变化关系曲线，为后续研究基于SERS的侧向层析快速、高灵敏、定量化检测提供了实验依据。在国内外日益增高的即时检测需求下，本项目取得的成果为侧向层析检测的快速、高敏、定量化检测提供了新的思路。