金納米棒課件

（GNRs）簡介1971年，F(xiàn)aulk和Taylor首先將膠體金作為標(biāo)記物引入免疫學(xué)研究中。從此，金納米粒子引起了許多科學(xué)家的關(guān)注和世界性的研究熱潮。近年來,人們對金納米材料的研究取得了長足的進步,不但可以制備出不同尺寸的球形粒子,還可以對其形貌加以控制,并且發(fā)現(xiàn)了一些特殊的實驗現(xiàn)象和物理性質(zhì)。其中研究最為廣泛、最具應(yīng)用潛力的是金納米棒(NRs),其制備過程中采用不同的實驗參數(shù),可實現(xiàn)對其比率(長比寬)的精確調(diào)控。更為重要的是,金納米棒有著獨特的光學(xué)性質(zhì)[棒狀粒子具有橫向和縱向表面等離子體共振(SPR)雙譜峰],且縱向SPR峰位(從可見區(qū)到近紅外區(qū))取決于棒狀粒子的比率,通過控制不同比率,可以實現(xiàn)縱向SPR峰位置的人為調(diào)控。合成方法金納米棒有多種合成方法，其中以晶種生長法最為常用。晶種生長法基本原理是在反應(yīng)溶液中加入一定量的金納米顆粒晶種（約3nm），在表面活性劑分子的作用下，晶種顆粒定向生長為一定軸比的金納米棒?？赏ㄟ^改變?nèi)芤褐芯ХN的量、反應(yīng)物的濃度以及溶液pH值可調(diào)節(jié)納米棒的長短軸比值。光學(xué)性質(zhì)金納米粒子具有非常奇異的光學(xué)性質(zhì)。這種特殊的性質(zhì)來源于入射光與金屬納米粒子的自由電子相互作用。當(dāng)入射光的波長與自由電子的振動頻率發(fā)生共振耦合時,就會產(chǎn)生SPR,在紫外可見光譜上顯示強的吸收峰。光學(xué)性質(zhì)對于金納米棒，為電子在長軸和短軸方向的振蕩頻率顯然有所差異,從而表現(xiàn)出兩種不同共振頻率,即縱向和橫向SPR。光學(xué)性質(zhì)不同長短軸比率的金納米棒的SPR圖如下,

LSPR峰隨金納米棒的長短軸比率增加而紅移。應(yīng)用許多癌細胞(腦癌、肺癌、前列腺癌和乳腺癌)的表面都覆蓋著一種特殊蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)被稱為表皮生長因子受俸(EFGR)，EFGR為癌癥提供治療新靶點，探明這種蛋白質(zhì)是癌癥診斷的關(guān)鍵。借助金納米材料可完成探測。對于皮膚癌治療和診斷，球形金納米顆粒是很好的選擇，但對于皮下組織的癌癥治療或者診斷，如乳腺癌，球形金納米顆粒就無能為力了，因為金納米顆粒的等離子共振峰在可見區(qū)，而可見光譜范圍的光源不容易穿透皮下深層組織。具有合適比率的金納米棒是最好的選擇，因為近紅外區(qū)對光的吸收和散射能力都很強。金納米棒生物探針能與近紅外的激光波長相匹配，能使近紅外光穿透皮下深層組織，因此金納米棒生物探針能同時對皮下深層組織的癌細胞起到診斷和光熱治療作用。應(yīng)用——醫(yī)療診斷納米金由于體積小，可以被多種基團修飾和其光學(xué)特性，成為疾病診斷新的研究對象。納米金可以被多種物質(zhì)修飾獲得對腫瘤細胞的靶向性。其診斷原理如下：①不同直徑的納米金具有特定的吸收光譜，可以對特定長度的紅外線產(chǎn)生吸收的峰值。②由于EGFR抗體修飾的納米金可以選擇性的聚集于腫瘤細胞中，從而使腫瘤細胞中高濃度的納米金之間互相作用產(chǎn)生等離子共振現(xiàn)象，導(dǎo)致其吸光譜發(fā)生紅移，而正常細胞中由于不存在納米金或者納米金濃度過低難以產(chǎn)生等離子共振現(xiàn)象，因此應(yīng)用光聲和超聲波譜診斷法可以明顯的區(qū)別腫瘤細胞與正常細胞，使腫瘤細胞清晰地被診斷出。實例2005年美國Purdue大學(xué)的研究人員Wang等將金納米棒顆粒注入實驗鼠體內(nèi),在其流經(jīng)血管時,利用雙光子成像技術(shù)(TPL)透過皮膚得到了血管結(jié)構(gòu)的原位圖像。記錄的圖像比傳統(tǒng)熒光染料法明亮得多,單個金納米棒顆粒比單個羅丹明6G分子（一種熒光染料，鄰苯二酚類）發(fā)出的雙光子熒光要亮58倍。兩個血管的發(fā)射圖像通過血管的金納米棒顆粒的雙光子圖像發(fā)射圖和單幅的雙光子圖像的疊加圖與c圖對應(yīng)的雙光子強度譜圖實例置于蓋玻片的癌細胞的雙光子成像:未標(biāo)記細胞的雙光子自熒光成像金納米棒標(biāo)記的細胞的雙光子成像未標(biāo)記細胞的雙光子成像實例Yu等將3種不同的抗體分子偶聯(lián)到3種不同長度的金納米棒上，通過檢測免疫識別作用誘導(dǎo)的金納米棒LSPR吸收峰紅移，實現(xiàn)對3種靶分子的同時檢測，提高了檢測效率。展望與挑戰(zhàn)金納米棒由于其具有的獨特的光學(xué)性質(zhì)，使其在生物標(biāo)記、生物檢測、生物成像、疾病的治療以及信息存儲等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。如何在一些實驗條件包括納米微粒的吸收和散射截面，以及納米微粒和靶向抗體的結(jié)合，納米生物分子結(jié)合體對細胞的靶向標(biāo)記等都還需進一步優(yōu)化。

近紅外光傳輸?shù)讲煌┌Y病變細胞的最有效方法及金納米棒光熱作用機理