金納米星SERS探針的構筑及其在細胞檢測中的應用研究.pdf

1、拉曼光譜是一種無損光譜技術，具有指紋識別的特征，能在分子水平獲得物質的結構信息。表面增強拉曼散射(SERS)主要是納米尺度的粗糙表面所具有的異常光學增強現(xiàn)象，它可以將吸附在材料表面分子的拉曼信號放大102～106倍，與常規(guī)拉曼散射相比具有更高的檢測靈敏度。SERS還具有穩(wěn)定、不易猝滅、不受生物樣品自身熒光及水的干擾等特點，非常適于生物樣品的檢測。金納米星是一種由金屬核和多個枝角構成的新型納米材料，不僅在近紅外區(qū)具有可調制的局域電磁場，而

2、且尖銳枝角的“熱點”(Hot Spots)極大地增強了周圍電磁場的強度。本文基于金納米星構筑了標記SERS探針(SERS tags)和無標記SERS探針(label-free SERS probes)，開展了細胞的SERS檢測研究。
　　本研究主要內容包括：⑴采用種子介導生長法制備金納米星，通過調節(jié)反應體系中氯金酸、對苯二酚以及金種子的比例，調控金納米星的枝角長度和粒徑。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、紫外-可見-近紅外(UV-vi

3、s-NIR)分光光度計和共聚焦拉曼光譜儀對金納米星的形貌、光學性質和SERS效應進行了表征，優(yōu)化反應條件，制得了形貌均一、單分散性好和SERS效應強的金納米星。⑵以尼羅蘭(NBA)和牛血清白蛋白(BSA)分別作為拉曼信號分子和保護層，制備了一種用于細胞成像的標記SERS探針。聚集實驗和CCK-8細胞毒性分析驗證了標記SERS探針具有很好穩(wěn)定性及生物相容性。將標記SERS探針用于人肺腺癌細胞(A549)和人肺泡Ⅱ型上皮細胞(ATⅡ)的成像

4、。結果表明標記SERS探針主要分布在細胞質，少量進入細胞核，負載標記SERS探針的細胞產生的拉曼信號強度遠高于未負載的細胞。通過細胞的暗場成像、TEM驗證了SERS成像的結果。⑶以對巰基苯甲酸(4-MBA)作為拉曼信號分子和表皮生長因子受體抗體(anti-EGFR)與金納米星之間的偶聯(lián)劑，構筑了一種具有細胞膜靶向功能的標記SERS探針。將標記SERS探針用于人正常肺上皮細胞(BEAS-2B)和人肺癌細胞(A549、H1229)的成像研究

5、。A549細胞和H1229細胞產生SERS信號的強度明顯強于BEAS-2B細胞，靶向到肺癌細胞上的SERS探針數(shù)量明顯多于正常細胞。暗場成像與X射線能譜(EDS)分析驗證了anti-EGFR偶聯(lián)金納米星成功富集到肺癌細胞表面。⑷將細胞膜穿透肽(TAT)連接到金納米星表面，構筑了一種無標記SERS探針用于區(qū)分肺干細胞(LR-MSCs)的分化。評價了無標記SERS探針的穩(wěn)定性、生物相容性及探針與細胞的相互作用。測得了LR-MSCs定向分化為

6、肺泡上皮細胞(ATⅡ)或間質細胞(3T3)的平均SERS光譜。主成分分析(PCA)基于細胞SERS光譜很好地識別和區(qū)分了LR-MSCs的不同分化亞型。⑸基于TAT功能化無標記SERS探針，通過SERS表征了肺泡上皮細胞-間質轉化(EMT)過程。免疫熒光和蛋白免疫印跡檢測了EMT過程中上皮標志物和間質標志物的表達，驗證了博來霉素(BLM)能夠誘導ATⅡ細胞轉化為3T3細胞。檢測了EMT不同階段細胞的SERS光譜，在EMT過程中，許多細胞組