贵金属纳米粒子由于其独有的光学性质常被用来制备基于局域表面等离子体共振（Localized　Surface　Plasmon　Resonance，LSPR）的生物传感器以进行生物分子检测。特别是棒状金纳米颗粒具有制备过程简单、尺寸易控、丰富的物理化学性质以及优良的稳定性等优点使其在传感、催化、成像、药物传输以及癌症治疗等领域都引起了普遍关注。
本文的研究工作主要包括以下几点：
1）在采用晶种法制备金纳米棒的过程中，首次发现能够影响金纳米棒形貌特征的两个因素：一是随着种子反应时间的逐渐增加，金纳米棒纵向LSPR吸收峰峰位逐渐红移，长径比逐渐变大；二是HCl可以有效抑制金纳米棒位于600nm左右的第三个LSPR吸收峰强度，从而优化了金纳米棒的形貌特征。
2）研究了不同长径比和不同离心次数的金纳米棒与甲胎蛋白（Alpha-fetoprotein，AFP）相互作用的吸收光谱特征，实现了AFP的超灵敏检测，其最高灵敏度可达0.25pg/ml。首先，研究了不同长径比的金纳米棒与AFP相互作用的吸收光谱变化规律，实验发现相同浓度的AFP更容易诱导短棒形成团聚，因此短棒检测AFP的灵敏度较高。其次，研究了不同离心次数的金纳米棒与AFP相互作用的吸收光谱变化规律，发现随着金纳米棒离心次数的逐渐增加，诱导其形成沉淀所需的AFP浓度不断减小，故其检测灵敏度也不断提高，这是因为在离心的过程中降低了溶液中十六烷基三甲基溴化铵（Hexadecyl　Trimethyl　Ammonium　Bromide，CTAB）的浓度。最后，研究了牛血清白蛋白（Bovine　Serum　Albumin，BSA）、AFP以及AFP和BSA的混合溶液与金纳米棒相互作用的光谱规律，发现不同蛋白质与金纳米棒相互作用的吸收光谱各不相同，因此以金纳米棒和AFP相互作用的光谱特征来检测AFP浓度具有一定的特异性。
3）利用不同浓度的AFP可以阻止羧基活化后的金纳米棒形成不同程度的End-to-End自组装，从而实现了AFP的超灵敏检测，其检测灵敏度可达0.1　pg/ml。首先，利用11-巯基十一烷酸（11-Mercaptoundecanoic　acid，MUA）末端的巯基可以替换金纳米棒两端的CTAB，使其连接在金纳米棒两端。接着，把经MUA修饰的金纳米棒进行EDC/NHS羧基活化，我们推测这将会引起MUA两端的羧基与羧基之间生成氢键，导致金纳米棒形成End-to-End自组装，当金纳米棒自组装数量过多时就会形成大范围的团聚。为了阻止这种团聚的产生，向羧基活化后的金纳米棒溶液中立即加入AFP，我们推测由于AFP的氨基能够与活化后的羧基形成NH-CO基团，从而破坏了羧基之间氢键的产生，进而阻止了金纳米棒的自组装。实验发现，随着AFP浓度的逐渐增加，金纳米棒形成自组装的数量不断减少，对应的光谱规律为纵向LSPR吸收峰强度逐渐变强，峰位逐渐蓝移，通过对光谱特征的对比实现AFP的超灵敏检测。
4）采用以Anti-AFP修饰的金纳米棒为探针可以和AFP相结合的原理实现了AFP的特异性检测，其检测灵敏度可达50　pg/ml。首先，利用Anti-AFP的氨基可以和活化后的羧基结合，使Anti-AFP连接在金纳米棒两端，然后以此为探针再与不同浓度的AFP相互作用。实验发现，随着溶液中AFP浓度的逐渐增加，Anti-AFP与AFP结合的数量不断增多，从而使金纳米棒表面的介质层不断加厚，环境折射率发生变化，进而使其纵向LSPR吸收峰峰位不断红移。此外，当溶液中过剩的AFP数量较多时，它就会以静电作用与金纳米棒相结合，诱导其形成沉淀，最终导致纵向LSPR吸收峰强度减弱。
关　键　词：金纳米棒；贵金属纳米颗粒；甲胎蛋白；局域表面等离子体共振；吸收光谱　
论文类型：应用基础