基于硅纳米线表面增强拉曼技术和碳纳米管拉曼探针的高灵敏生化检测

基于纳米技术的拉曼光谱生化分析检测方法已取得了许多令人鼓舞的研究进展。申请人近期发展了贵金属纳米粒子修饰的硅纳米线及其阵列，将其用于表面增强拉曼(SERS)衬底，获得了远高于一般金/银纳米颗粒SERS衬底的拉曼增强效果，并在此基础上实现了对生化分子的超高灵敏度检测。单壁碳纳米管具备远强于一般小分子的本征共振拉曼信号，将纳米管制备成拉曼生物探针可用于高灵敏度的蛋白检测。在本项目拟开展的研究中，硅纳米线上的贵金属纳米颗粒将被连接上生物分子以捕捉待测分子，碳纳米管将被连接上抗体用作靶向探针，两者通过经典的sandwich assay有效整合。碳纳米管的本征共振拉曼信号将被基于硅纳米线及其阵列的SERS衬底得到进一步表面增强。本项目拟利用最优化的拉曼探针和最优化的SERS衬底，实现高灵敏度、高准确性和可靠性的生化分析检测，为疾病相关分子的检测提供新的工具。

整个项目按照原定计划顺利完成，已经取得了多项重要的研究进展，在碳纳米材料、硅纳米材料的生物分析检测与成像等方面做出了受到一定关注的研究成果，相关方向上已发表SCI论文20余篇，其中相当部分都是发表于包括Accounts Chemical Research, Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Adv. Funct. Mater., Small等在内的高水平学术期刊，在领域内取得了一定的影响。其中主要的进展成果包括：（1）发展了碳纳米管-金复合SERS拉曼探针用于高灵敏细胞成像。单壁碳纳米管具有很强的共振拉曼散射信号，为了进一步增强碳纳米管的拉曼强度以提供其在生物检测和成像中的灵敏度，我们还通过层层自组装的方法在非共价修饰的单壁纳米管管表面生长了一层致密的金纳米结构，从而通过SERS效应大幅度增强了纳米管的拉曼信号，实现高灵敏度的拉曼成像与检测。（2）通过优化各种贵金属修饰的硅基纳米结构衬底，得到了SERS增强效率高，且重现性很好的SERS衬底，其中包括硅纳米线阵列、硅纳米圆锥阵列、金/银纳米结构修饰的硅平面基底等，并在此基础上发展了多种高灵敏度和可靠性的生物分析检测方法，并对一系列待测生物分子的检测进行了全面的评价。（3）通过结合碳纳米管拉曼探针与硅基SERS衬底，发展了新型生物检测平台，并选取临床前列腺癌病人样品，开展了对血清样品的检测工作，这部分临床样品的检测工作正在进行中，并已经取得了初步的结果。