核壳型纳米棒构建生物传感器阵列的研究

金纳米棒制备过程中使用的大量表面活性剂阻碍了纳米棒与生物分子的偶联，极大限制了金纳米棒在生命科学中的应用。本项目拟制备一种尺寸大小和核壳比例可调、具有高局域表面等离子体共振（LSPR）性能的硫化金/硫化金银包覆金纳米棒，通过控制这种核壳型纳米棒的核壳内外径之比，可将纳米粒子的LSPR共振频率（波长）从可见区选择性地调谐至"水窗口"的近红外，极大拓宽了纳米棒的光谱应用范围。前期研究表明这种核壳型纳米材料所需表面活性剂浓度小，具有良好的生物兼容性。再通过选择具有不同LSPR共振波长的核壳型纳米棒，利用其独特的光电性质与生物分子高度选择性和识别能力结合，组合成阵列形式，构建新型生物传感器阵列，并以钙调神经磷酸酶（CaN）为研究对象检测这种生物传感器的各项性能，建立研究CaN信号通路的传感分析新方法，发掘这种新型纳米生物传感器阵列的优势。

发展新型检测原理、传感机制已形成纳米生物传感的新研究领域。目前大多数的纳米生物传感器是单通道的检测，复杂生命体系期待多功能、多通道的高效生物传感器。近年来，基于金纳米棒的独特光电性质，国际国内对金纳米棒的生物传感开展了广泛研究。我们对金纳米棒尤其是核壳金纳米棒的性质以及在生物传感方面的应用进行了深入研究。首先，我们通过优化硫化金/硫化金银包覆金纳米棒制备方案，制备尺寸可控、核壳比例可调的硫化金/硫化金银包覆金纳米棒，研究纳米核壳结构的几何尺寸、核壳比例与局域表面等离子体共振（LSPR）性质的对应关系及核壳生长过程中LSPR共振频率（波长）的演化规律，获得了一系列研究成果。基于核壳材料的高灵敏度的LSPR性质，构建了测定重金属离子Hg2+、Ag+、Cu2+的化学传感器，并在此基础上构建了能连续检测四种金属离子的新型纳米传感器阵列，相关研究论文发表在Chemical Communications、Analytical Chemistry、ACS Applied Materials & Interfaces等国际刊物上。另一方面，对构建核壳型纳米棒LSPR共振波长识别的生物传感器做了深入研究，研究了作为探针的修饰生物大分子后的硫化金/硫化金银包覆金纳米棒与目标分子相互作用时的LSPR信号变化，建立LSPR共振波长识别的生物传感分析方法，系统地研究了这种传感器的各项性能与特点；用这种生物传感方法进行了结核病、血吸虫病诊断研究，测定了人血清中及红细胞中生物铜的含量，取得了较好的研究成果，相关研究论文发表在Analytical Chemistry、Biosensor and Bioelectronics、 Analytica Chimica Acta等国际刊物上，形成了这种核壳型金纳米棒生物传感器的研究特色。