以石墨烯为基底的多重信号放大SERS传感研究

Rapid and sensitive assays for the quantitative detection of biomarkers are of tremendous importance for disease early diagnosis. However, many biomarkers used to diagnose the early stage of disease or pathological condition, including cancer, are often present at a very low concentration. Therefore, ultrasensitive assays are quite necessary. Traditional signal amplification bioassays can not meet the demand for ultrasensitive detection. Base on the separation principle of the molecular recognition element and signal reporter, this project will use graphene as substrate for the enhancement of raman scattering, and combine with mesoporous silica controlled release system, realizing the dual signal amplification. A new biological sensing platform for multiple raman signal amplification will be proposed, achieving rapid、high selection and ultrasensitive raman sensing, realizing the detection of high sensitivity and specificity for the important active molecules such as thrombinin living systems.

快速、灵敏的定量检测生物标志物对于疾病的早期诊断是极其重要的，尤其是许多标志物用于诊断早期疾病或病理状态阶段，包括癌症，往往是在非常低的浓度，它要求超灵敏检测，普通的信号放大不能满足超灵敏检测的需求，而通过设计多重信号放大可以实现超灵敏检测。本项目拟基于分子识别与信号传导相分离的原理，利用石墨烯增强拉曼效应的性能，结合介孔硅可调控释放系统，实现二次信号放大，建立多重拉曼信号放大的生物传感平台，发展快速、高选择和超灵敏的新型复合纳米拉曼传感技术，以凝血酶为研究对象，有望实现生命体系中重要活性分子的超灵敏和特异性的检测。

基于分子识别与信号传导相分离的原理，以碳纳米颗粒为基础，提出了几种核酸探针信号转换的新技术并成功应用于生物传感分析中,同时也对掺杂碳纳米颗粒的荧光性质及其在离子检测和细胞成像中的应用进行了一定研究。进行的主要研究工作及结果如下： .1．利用制备的碳纳米颗粒结合单标记荧光探针构建荧光传感平台，研究了单标记荧光探针和碳纳米颗粒的作用机制，通过数据分析提出了碳纳米颗粒和DNA之间是π-π堆积和静电排斥共同作用的机制，且碳纳米颗粒可以很好地对单链DNA和双链DNA进行区分，依据这些原理构建了基于碳纳米颗粒-荧光探针的传感平台实现了对ATP高灵敏度、高选择性检测。.2．核酸适配体结合小分子后的各向异性变化很小，很难达到灵敏的检测，由于DNA通过π-π堆积作用到碳纳米颗粒表面上，而且碳纳米颗粒还可以对单双链DNA进行区分，依据这些理论和实验基础，我们结合碳纳米颗粒和荧光各向异性技术发展了一种信号放大荧光各向异性的方法，对ATP水解酶(Apyraze)实现了高灵敏度、高选择性实时检测。.3．碳纳米颗粒的制备方法已经报道很多,这里我们主要对碳纳米颗粒进行氮.和硫元素的掺杂,考察了掺杂后碳纳米颗粒的荧光性质,并且应用制备的掺杂碳纳米颗粒于汞离子的高选择性和高灵敏度检测和细胞成像。