研究目的
通过银和金纳米粒子的层级组装构建荧光增强检测平台,以克服自组装二维平台中大间隙的局限性,并增强电磁热点以提升荧光信号。
研究成果
银和金纳米颗粒的层级组装通过缩小间隙并增加电磁热点,成功将荧光增强至最大3.6倍。时域有限差分模拟证实了混合结构中场强的提升。该方法为开发高性能荧光检测平台提供了可扩展途径,在生物技术和传感应用领域具有重要价值。未来工作可聚焦于优化纳米颗粒比例及探索实际诊断应用。
研究不足
该研究仅限于特定尺寸和材料(银和金)的纳米颗粒。组装过程可能对环境条件敏感,且荧光增强效果取决于颗粒间距离的精确控制。潜在优化方向包括探索其他纳米颗粒成分或组装技术以实现更广泛的应用。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用分层组装策略,先在基底上组装大尺寸银纳米颗粒(Ag NPs),再通过小尺寸金纳米颗粒(Au NPs)填充间隙。该方法基于静电相互作用和随机顺序吸附模型以减小颗粒间距并增强热点效应。采用时域有限差分法(FDTD)模拟电磁场分布。
2:样品选择与数据来源:
银纳米颗粒与金纳米颗粒通过柠檬酸钠还原法合成。以石英玻片为基底,表面修饰聚电解质层。荧光检测使用兔IgG及Cy5标记的羊抗兔IgG等生物分子。
3:实验设备与材料清单:
材料包括氯金酸三水合物(HAuCl4·3H2O)、硝酸银(AgNO3)、柠檬酸钠、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、Milli-Q超纯水、喷枪(SATA minijet 3000B HVLP)、Cy5标记羊抗兔IgG、兔IgG。设备包含Zetasizer Nano粒度分析仪、日立U-3310紫外-可见分光光度计、JEOL JEM-2100F透射电镜、日立S-4800扫描电镜、徕卡TCS SP5共聚焦激光扫描显微镜。
4:3)、柠檬酸钠、聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、Milli-Q超纯水、喷枪(SATA minijet 3000B HVLP)、Cy5标记羊抗兔IgG、兔IgG。设备包含Zetasizer Nano粒度分析仪、日立U-3310紫外-可见分光光度计、JEOL JEM-2100F透射电镜、日立S-4800扫描电镜、徕卡TCS SP5共聚焦激光扫描显微镜。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:依次进行基底清洗、聚电解质层修饰;通过喷雾辅助技术组装Ag NPs后喷涂Au NPs;荧光检测环节包括IgG与Cy5标记抗体孵育;表征手段涵盖扫描电镜(SEM)、紫外-可见光谱(UV-Vis)、共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)成像及FDTD模拟。
5:数据分析方法:
通过SEM图像计算表面覆盖率,采用ImageJ软件分析荧光强度,利用FDTD模拟计算电磁场强度。
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UV-Vis spectrometer
U-3310
Hitachi
Measure UV-Vis absorption spectra
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Transmission electron microscope
JEM-2100F
JEOL
Obtain TEM images of nanoparticles
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Scanning electron microscope
S-4800
Hitachi
Determine surface morphologies of platforms
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Confocal laser scanning microscope
TCS SP5
Leica
Capture fluorescence intensity images
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Zetasizer Nano analyzer
Malvern Instruments Ltd.
Determine zeta-potential of nanoparticles
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Spray gun
minijet 3000B HVLP
SATA GmbH&Co.KG
Spray nanoparticles onto substrates
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