[發明專利]一種淬滅生物背景熒光實現拉曼光譜檢測的方法

有效

• 申請號: 202111298662.8
• 申請日: 2021-11-04
• 公開（公告）號: CN114047172B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 董春霞;洪龍;岳博卿;李家璇;望月伯彥;張蘇境;張菲凡
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65;G01N21/64;B22F9/24;B82Y40/00
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

本發明公布了一種淬滅生物背景熒光實現拉曼光譜檢測的方法，利用金納米棒的徑向局域表面等離子體共振，通過熒光能量共振轉移機制，淬滅了生物樣品的背景熒光。該方法針對不同生物樣品的背景熒光，在金納米棒的制備過程中通過調節反應物不同的成分或比例，獲得不同長徑比的金納米棒，選擇合適長徑比的金納米棒來淬滅生物樣品的背景熒光，獲得清晰的拉曼信號。

技術領域

本發明涉及納米技術和光譜技術，具體涉及一種利用金納米棒的徑向局域表面等離子體共振(Localized Surface Plasmon Resonance，LSPR)，通過熒光能量共振轉移(Fluorescence Resonance Energy Transfer，FRET)機制，淬滅了生物樣品的背景熒光，獲得其拉曼(Raman) 光譜的方法。

背景技術

金納米粒子不僅具有各種漂亮的顏色，同時還具有非常獨特的性能。由于金元素表面具有很強的表面等離子體共振現象(Surface Plasmon Resonance，SPR)，使得金納米粒子有著優秀的光學、電學、催化、傳感等特性。對于生物學研究而言，金納米粒子有著良好的生物親和性，其表面也容易被改良，可以通過巰基、氨基等基團與核酸、蛋白質等生物分子發生非共價或共價的結合，從而得到標記的、功能化的納米粒子復合物，這些復合物仍然具有金納米相似的電學、光譜學及催化活性等各種特性，為其在生物學各領域應用中提供了必備的基礎。因此，生物學金納米粒子不僅是納米材料科學研究的熱點，而且也是生命科學研究中應用最廣泛的納米粒子^[1]。

隨著納米加工技術的不斷發展，人們不但可以制備出不同尺寸的粒子，還可以控制其形貌。常見金納米粒子的形狀有球狀、棒狀、片狀、星狀、樹莓狀及立方體等形狀。其中棒狀的金納米粒子(金納米棒，GNR)合成簡單，具有可調的長徑比等優點，在生物檢測、生物成像等方面有著很大的應用前景^[2]。GNRs由于具有橫向和徑向兩種不同的尺寸，所以同時具備縱向和橫向表面等離子共振。橫向表面等離子共振與金納米球的情況類似，SPR峰出現在 520nm左右；而縱向的尺寸較大且長度可調，其吸收峰紅移，并隨納米棒長度的變化而改變，最大可紅移至1700nm^[3]，這為金納米棒淬滅各種波長的熒光奠定了良好的基礎。

拉曼光譜(Raman spectra)是一種散射光譜，對物質和細胞的拉曼光譜進行分析可以得到分子振動、轉動方面等方面的指紋信息。對于生命科學的研究而言，拉曼光譜分析法具有一個非常突出的優點，即水分子的拉曼散射很微弱，而活細胞離不開水，因此拉曼光譜已成為研究活細胞或水溶液中化合物的理想工具。此外，拉曼譜帶清晰，峰形狹窄、尖銳，具有很高的分辨性，因此拉曼光譜分析已廣泛應用于鑒別各種生物分子和細胞^[4]。與拉曼光譜不同，水分子具有很強的紅外吸收，同樣可以提供指紋信息的紅外光譜則容易受到水的干擾，在生命科學研究中有著一定的局限。

藍細菌是一類單細胞或多細胞群體的原核藻類，進化歷史悠久，是地球上第一個進行產氧光合作用的生物，在地球生命演化的過程中具有“以一變促萬變”式的里程碑意義。此外，藍細菌還可以進行固氮作用，因此它們是重要的模式原核微生物。藍細菌的研究與應用需要對藍細菌進行分類與鑒別。藍細菌細胞內含有大量色素分子以吸收光能，這些色素分子如葉綠素、藻膽色素等蘊含著大量光譜學信息，可提供豐富的光譜信號，因此通過常用的光譜如 UV-Vis、熒光或拉曼光譜可以對藍細菌進行分析檢測^[5]。藍細菌細胞中的藻膽色素及葉綠素可產生熒光，特別是藻膽色素，受激時可發射強烈的熒光，是一種很有潛力的熒光標記分子^[6]。