功能聚合物多层膜在调控金属增强荧光效应中的应用

金属增强荧光(Metal-Enhanced Fluorescence)效应，是指当荧光分子分布在金属表面或其纳米结构附近时，其荧光发射强度相对于自由态的荧光发射强度大大增加的现象。由于金属增强荧光效应可增强低量子产率荧光分子的发光强度，从而实现其检测与分析，这种增强效应在生物分子(尤其是DNA)无损检测、荧光共振能量转移免疫分析等生物检测领域都有着广阔的应用前景。基于金属增强荧光效应对荧光分子与金属表面之间的距离的灵敏响应性，本课题拟将金属增强荧光效应与功能聚合物多层膜体系相结合，首先设计与合成一系列含有响应性基团的功能高分子，并利用层层自组装方法修饰在银纳米结构的表面以作为厚度可调的中间层，以此实现对荧光分子与银纳米结构之间距离的精确调控，致力于发展一种通过简单的外部操作来调节金属纳米结构的增强荧光效应的新方法，从而进一步拓展金属增强荧光效应的应用范围。

金属增强荧光(Metal-Enhanced Fluorescence)效应，是指当荧光分子分布在金属表面或其纳米结构附近时，其荧光发射强度相对于自由态的荧光发射强度大大增加的现象。这种增强效应在生物分子(尤其是DNA)无损检测、荧光共振能量转移免疫分析等生物检测领域都有着广阔的应用前景。基于金属增强荧光效应对荧光分子与金属表面之间的距离的灵敏响应性，本课题将金属增强荧光效应与功能聚合物多层膜体系相结合，首先设计与合成一系列含有响应性基团的功能高分子，并利用层层自组装等方法修饰在金/银纳米结构的表面以作为厚度可调的中间层，以此实现对荧光分子与金/银纳米结构之间距离的精确调控。例如，采用温度和pH响应的聚丙烯酸/聚异丙基丙烯酰胺多层膜作为中间层时，吸附于其表面的荧光分子的荧光强度可随温度或pH值的变化而调节；而采用具有葡萄糖敏感性的苯硼酸聚合物作为中间层时，则体系的荧光强度可体现出对葡萄糖浓度的灵敏响应。在项目的实施过程中，我们一方面在平面基底上制备了一系列金属纳米颗粒/功能聚合物复合结构的响应性薄膜，并通过外界刺激调节聚合物薄膜的厚度，以实现荧光分子与金属纳米颗粒之间距离的有效调控；另一方面，我们也在溶液相中在金属纳米结构表面通过原位聚合等方法，制备了具有核壳结构的复合纳米颗粒，其聚合物壳层的厚度也可以随外界物理或化学环境的改变而发生变化，从而实现对金属增强荧光效应的调节。通过本项目的实施，我们实现了一种通过简单的外部操作来调节金属纳米结构的增强荧光效应的新方法，进一步拓展了金属增强荧光效应的应用范围。