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碳包裹金核银壳纳米粒子用于植物活体拉曼成像

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发布日期：2012-02-02 18:03 文章来源：《分析化学》
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关键词： 丁香园 生物专题 植物活体成像 拉曼成像 　 点击次数：

表面增强拉曼光谱除具有非破坏性、高光谱特异性和不受水干扰等普通拉曼光谱的优点外，还具有高灵敏、多通道、多靶向和活体榆测的潜力，特别是在纳米技术强势介入生物医学领域的情形下，各种具有表面增强拉曼散射效应(SERS)的金（银）纳米颗粒广泛应用于生物样品的分析检测。

近年来，为阻止金属纳米颗粒表面被杂质组分吸附或干扰，一系列新型的包裹新技术（如高分子、二
氧化硅包裹等）应运而生。然而，此类包裹材料的制备过程复杂，且在制备过程中需要引入有机试
剂，使得包裹后的SERS探针具有潜在的毒性；再者，包裹层的表面性质，如亲水性、嫁接或偶联的
反应活性等，都使SERS探针的活体应用裹足不前。

本研究将饱和的葡萄糖水溶液与金核银壳纳米粒子均匀混合，采用水热法将葡萄糖碳化后制得形状规则、大小可控且单分散的碳·银·金三层结构纳米粒子，拉曼信号分子4-巯基苯甲酸通过S-Ag键锚于银层表面并被碳层包裹。此新型的碳包裹SERS探针将拉曼增强信号供体与靶向分子成功分离，且信号均一、稳定，不受外界环境干扰。

在此基础上，首次报道了运用SERS探针实现植物组织的活体拉曼成像研究，结果表明该探针具有灵敏度高、稳定性好、无毒性等优点。

氯金酸(HAuC14·4H20，分析纯)，硝酸银（分析纯），柠檬酸钠(C6HSNaO7·2H20，分析纯)，葡萄糖（分析纯），4-巯基苯甲酸（分析纯），甲醇（分析纯）等。

金核银壳纳米粒子经4-MBA修饰后，取ImL（102  mL-1）与40 mL 0.5 moI/L的葡萄糖饱和溶液均匀混合，加入40 mL水热反应釜中，160℃条件下反应4小时，经水-乙醇离心重悬各清洗3次。注射器（不带针）吸取lmL碳包裹的SERS探}针溶液，将注射管头部置于叶子的下表面，手指顶住“注射”处的叶子上表面，轻压柱塞，将探针渗透到叶表皮层，正常生长条件下生长7d，叶表皮层铺于玻片上作拉曼检测。

纳米金溶胶具有长程稳定、粒径分布可控和高均—性等优点，不足之处在于其拉曼增强能力要弱于银纳米粒子。众所周知，银溶胶纳米颗粒的稳定性和尺寸均—性却不如金纳米粒子。这里，以尺寸均一的金纳米粒子为种子，合成金核银壳的核壳结构纳米粒子，其增强效果优于前述任一种单·金属纳米粒子。

经红外光谱检测发现，碳壳层表面富含羟基、醛基等亲水性功能基团。这些基团的存在不仪进一步改善了SERS探针的亲水性和稳定性，而且使得生物分子（如肽、抗体等）能较易嫁接于探针外层表面，实现功能（靶向或定位）分子与信号分子成功分离，而不致影响信号的稳定性。相比较现行的高分子聚合物及二氧化硅包裹技术而言，碳包裹技术小仅简单易行，而且不掺杂任何有机溶剂、引发剂或表面活性剂，绿色环保.因此，碳包裹的SERS探针具有无毒的特点，尤其适用于活体检测。

基于荧光信号检测的最子点标记技术已经广泛应用十动物细胞或活体的分子成像及相关研究。植物组织或细胞由于白体荧光的普遍存在，有关量子点的应用研究少见报道。此外，量子点的毒性也阻碍了其在生物医学领域的相关应用。本实验采用渗透法生物技术将上述新型的SERS探针溶液“注射”到烟草叶 《Nicotiana tabacum)的F表皮层，体内生长7天后，直接进行显微拉曼检测，得到如图1a所示SERS探针的实时分布图(以图1c)中谱图谱带1076 cm-1的强度构建伪彩色图像(见图1b)。叶子下表皮进一步作超微切片及透射电镜表征显示这些SERS活性纳米颗粒都位于植物表皮细胞或气孔细胞的间质中(见图1d)。尽管如此，以SERS探针为标记的植物活体拉曼成像的研究报道尚属首次。

图1碳包裹SERS探针应用于植物组织活体拉曼成像的相关结果 

编辑: cq

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