基于表面等离子激元增强荧光共振能量传递效率的高灵敏均相免疫检测方法研究

供体和受体间荧光共振能量传递(FRET)效率是制约均相荧光免疫检测技术发展的关键问题。本项目将纳米金（NAu）表面等离子激元（SPP）光电场显著增强和在生物介质中传播距离远、介孔SiO2优异光学性质、藻红蛋白（RPE）发光高效性及其高水溶性和生物相容性等优点相结合用于增强发光量子点(QDs)供体到生物标记RPE受体的FRET效率，解决均相荧光免疫检测中灵敏度低的关键问题。重点研究益于QDs发光增强的非球型NAu、介孔SiO2和QDs复合体(NAu/SiO2/QDs) 的构建及其表面与界面对发光动力学的影响；研究NAu尺度、形貌、表面性质及其与QDs间距离等参数对QDs到RPE间FRET效率的影响；研究NAu/SiO2/QDs表面生物"柔性"耦联新方法与均相免疫荧光检测灵敏度和生物特异性的关系，为建立基于NAu SPP增强供体和受体间FRET效率的高灵敏均相荧光免疫检测新方法提供研究基础。

针对本项课题“认识和揭示量子点(QDs)之间FRET的机制，解决QDs生物探针在多元标记和基于多元QDs标记的均相免疫检测中难以实现准确量化检测的关键科学难题，研究解决QDs之间FRET以及QDs复合体构筑过程中相关的科学问题，为此种普适性技术提供物理依据和研究基础”的研究目标，本项目完成了高效的核壳结构量QDs和形貌不同的贵金属纳米粒子制备研究。通过对QDs和贵金属纳米粒子表面包覆不同厚度硅壳层的方法对QDs之间以及QDs和贵金属纳米粒子之间的能量传递过程进行了调控研究。通过CdTe量子点、CdTe/CdS核壳量子点的制备以及调控CdS壳层厚度，有效地增强了QDs发光效率，同时也调控了多个QDs作为生物探针应用时QDs自身之间的能量传递。除此之外，为了增强QDs的发光效率以及应用QDs作为生物探针受体，应用贵金属纳米粒子作为供体，开展和建立了均相免疫检测的纳米新技术和新方法的研究，对球形和棒形金纳米粒子进行包硅研究，有效地调控了贵金属纳米粒子等离子场对QDs量子点发光的增强效应，并以此建构了均相免疫检测的供受体对生物探针，首次发展和报道了基于金纳米棒为供体和QDs为受体的均相免疫检测新方法；发展了金属纳米粒子普适性的包硅新方法。除此之外，利用本项目制备的高生物相容性和高效QDs作为生物靶向标记探针和示踪功能，首次实现了QDs对自杀基因治疗癌细胞的荧光动态视踪。经过3年的研究，可以得到如下结论：1）对量子点包壳是提高QDs发光效率的有效方法之一；2）通过对量子点包硅壳及其厚度调控，是抑制和调控QD粒子在生物应用程中QDs之间能量传递的重要方法之一，这可减小由此对量化检测产生的影响；3）金纳米粒子与量子点之间具有强的相互作用，当金纳米粒子与QDs直接接触时，纳米金粒子对QDs的影响将产生荧光猝灭作用，当采取硅壳对QDs或金纳米粒子进行适当壳厚包覆后，金纳米粒子的等离子场对QDs的发光具有增强作用；4）利用金属等离子体场的增强效应可以实现均相体系中基于量子点供体的FRET效率的增加。.通过三年的研究，本项目发表学术论文共20篇，其中SCI论文9篇，EI论文1篇，国内国际学术会议论文10篇，申请发明专利2项，获得吉林省自然科学学术成果奖2项。