發(fā)布時間：2017-05-16 21:02

  本文關(guān)鍵詞：表面等離子共振顯微成像技術(shù)在生命分析中的應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：金屬與入射光的相互作用產(chǎn)生了光激發(fā)的電子集團(tuán)振動,從而生成了在兩種材料界面發(fā)生的可傳播的表面等離子體共振(SPR)。近年來, SPR技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于顯微成像技術(shù),尤其是生命分析領(lǐng)域。本文正是立足于這一研究背景,致力于研制基于SPR技術(shù)的顯微成像技術(shù),并將其應(yīng)用于生命分析領(lǐng)域。主要內(nèi)容如下：1、單顆粒金核銀殼納米棒探針的制備及其在超氧自由基檢測上的應(yīng)用超氧自由基(O2·-)是活性氧分子(ROS)中的一員,它對識別細(xì)胞生理過程信號,如變異、增殖和凋亡等具有重要意義。因此高靈敏和特異性地監(jiān)測ROS,尤其是作為上游產(chǎn)物的O2·-在生物醫(yī)學(xué)研究中廣受關(guān)注。本章工作制備了一種粒金核銀殼結(jié)構(gòu)的納米棒復(fù)合材料,該材料在暗場顯微鏡下具有近紅外區(qū)域的單顆粒等離子共振散射光信號。在O2·-的氧化刻蝕下,該材料的散射光譜會發(fā)生明顯的紅移,最高可到100 nm以上。實驗及模擬計算結(jié)果都表明,材料散射光譜的紅移速率與O2·-的濃度相關(guān)。因此,可以通過對該材料單顆粒級別的散射光譜的實時檢測來獲得動態(tài)的O2·-濃度數(shù)據(jù)。2、單顆粒金銀納米探針用于單細(xì)胞級別自噬過程的實時追蹤本工作將一種多功能化修飾的金-銀核殼結(jié)構(gòu)的納米探針應(yīng)用于實時監(jiān)測單細(xì)胞級別的完整自噬過程。自噬是一種重要的細(xì)胞生理活動,對于了解人類病理學(xué)機(jī)理、研發(fā)新藥物、自噬調(diào)控等起到了至關(guān)重要的作用。目前研究細(xì)胞自噬的主要難點在于如何實時地監(jiān)測這一過程。一種可行的解決方法是基于實時檢測細(xì)胞中的超氧自由基(O2·-),O2·-是一種主要的細(xì)胞自噬調(diào)節(jié)物質(zhì)。本工作中,該納米探針可以被溶液中的O2·-氧化刻蝕,導(dǎo)致其等離子體共振散射光譜發(fā)生明顯的紅移,其散射光譜的紅移速率與O2·-的濃度相關(guān)。這一結(jié)果使得該探針可以應(yīng)用在對細(xì)胞自噬過程中O2·-的實時定量檢測。不僅如此,在“接力探針”這一方法幫助下,我們成功全程追蹤了兩種不同類型的O2·-調(diào)節(jié)的自噬過程,并對其相關(guān)機(jī)理進(jìn)行了推論。3、基于等離子體的熱顯微鏡技術(shù)—高靈敏時間分辨熱顯微成像本章工作展示了一款基于等離子體共振技術(shù)的熱顯微鏡技術(shù),可以對局部溫度變化進(jìn)行成像,信號主要來自表面等離子體共振的變化。該方法可以檢測低至6 mK的溫度變化,同時也可以觀察到10μs時間分辨率下的熱擴(kuò)散過程。不僅如此,我們成功地觀察到了不同種類單顆粒級別納米材料的光熱信號,說明該方法在單分子檢測和缺陷探測領(lǐng)域中擁有極大的潛力。
【關(guān)鍵詞】：表面等離子共振 單顆粒散射光譜 細(xì)胞成像 暗場顯微鏡 自噬 熱顯微鏡 光熱效應(yīng) 熱擴(kuò)散
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q-336
【目錄】：

• 中文摘要7-9
• ABSTRACT9-12
• 本論文主要創(chuàng)新點12-13
• 第一章 緒論13-42
• 1.1 基于等離子體共振技術(shù)的暗場顯微鏡及其在生物分析化學(xué)中的應(yīng)用14-24
• 1.1.1 概述14-15
• 1.1.2 背景原理15
• 1.1.3 實驗技術(shù)與裝置15-16
• 1.1.4 透射暗場顯微成像技術(shù)16-18
• 1.1.5 反射暗場顯微成像技術(shù)18-21
• 1.1.6 全內(nèi)反射暗場技術(shù)21-23
• 1.1.7 前景23-24
• 1.2 基于全內(nèi)反射表面等離子體共振技術(shù)的顯微鏡及其在生物分析化學(xué)中的應(yīng)用24-33
• 1.2.1 概述24-25
• 1.2.2 背景原理25
• 1.2.3 實驗技術(shù)與裝置25
• 1.2.4 基礎(chǔ)型SPR檢測裝置及在生物化學(xué)中的應(yīng)用25-27
• 1.2.5 成像式SPR顯微鏡及在生物化學(xué)中的應(yīng)用27-32
• 1.2.6 掃描式SPR顯微鏡及在生物化學(xué)中的應(yīng)用32-33
• 1.2.7 前景33
• 1.3 本論文的選題思路和主要工作33-34
• 參考文獻(xiàn)34-42
• 第二章 單顆粒金核銀殼納米棒探針的制備及其在超氧自由基檢測上的應(yīng)用42-68
• 摘要42
• 2.1 前言42-44
• 2.2 實驗部分44-46
• 2.2.1 實驗試劑44
• 2.2.2 主要儀器44
• 2.2.3 金核銀殼納米棒(Au@AgNRs)的合成44-45
• 2.2.4 聚乙二醇和RGD多肽的修飾45
• 2.2.5 Au@AgNRs@PEG/RGD對O_2~(·-)的響應(yīng)實驗45-46
• 2.3 結(jié)果與討論46-62
• 2.3.1 Au@AgNRs@PEG/RGD納米探針的表征46-48
• 2.3.2 Au@AgNRs@PEG/RGD納米探針對O_2~(·-)的響應(yīng)機(jī)理48-49
• 2.3.3 Au@AgNRs納米探針形貌對O_2~(·-)響應(yīng)的影響49-54
• 2.3.4 Au@AgNRs@PEG/RGD納米探針表面修飾對O_2~(·-)響應(yīng)的影響54-62
• 2.4 結(jié)論62-63
• 參考文獻(xiàn)63-68
• 第三章 單顆粒金銀納米探針用于單細(xì)胞級別自噬過程的實時追蹤68-86
• 摘要68
• 3.1 前言68-69
• 3.2 實驗部分69-72
• 3.2.1 實驗試劑69-70
• 3.2.2 主要儀器70
• 3.2.3 多功能化金核銀殼納米棒(Au@ANRs@PEG/RGD)的合成70
• 3.2.4 微流控芯片的制備70
• 3.2.5 細(xì)胞在微流控芯片中的裝載與培養(yǎng)70-72
• 3.2.6 細(xì)胞自噬的檢測72
• 3.2.7 AVOs檢測72
• 3.2.8 細(xì)胞活性檢測72
• 3.3 結(jié)果與討論72-81
• 3.3.1 基于微流控芯片的細(xì)胞培養(yǎng)顯微成像裝置的性能考察72-73
• 3.3.2 Au@AgNRs@,PEG/RGD納米探針對細(xì)胞自噬產(chǎn)生的O_2~(·-)的響應(yīng)73-76
• 3.3.3 細(xì)胞饑餓誘導(dǎo)產(chǎn)生O_2~(·-)調(diào)節(jié)自噬進(jìn)程響應(yīng)機(jī)理探究76-77
• 3.3.4 “接力探針”檢測法在檢測長期自噬過程中的應(yīng)用77-78
• 3.3.5 Au@AgNRs@PEG/RGD納米探針對細(xì)胞自噬的全程跟蹤78-81
• 3.4 結(jié)論81
• 參考文獻(xiàn)81-86
• 第四章 基于等離子體的熱顯微鏡技術(shù)—高靈敏時間分辨熱顯微成像86-105
• 摘要86
• 4.1 前言86-88
• 4.2 實驗部分88-90
• 4.2.1 實驗試劑88
• 4.2.2 主要儀器88
• 4.2.3 樣品制備88
• 4.2.4 單層石墨烯的轉(zhuǎn)移88-89
• 4.2.5 光路搭建與數(shù)據(jù)采集89
• 4.2.6 使用熱敏電阻對PTM進(jìn)行校準(zhǔn)89
• 4.2.7 數(shù)值模擬89-90
• 4.3 結(jié)果與討論90-101
• 4.3.1 金膜表面的局部熱分布成像及其數(shù)值模擬90
• 4.3.2 PTM的性能表征90-95
• 4.3.3 使用PTM檢測納米材料的光熱效應(yīng)95-97
• 4.3.4 用PTM捕捉熱量在金膜表面的動態(tài)擴(kuò)散過程97-99
• 4.3.5 PTM用于對納米材料的光熱成像99-101
• 4.4 結(jié)論101
• 參考文獻(xiàn)101-105
• 結(jié)論與展望105-106
• 附錄106-107
• 致謝107-108

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  本文關(guān)鍵詞：表面等離子共振顯微成像技術(shù)在生命分析中的應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：371892