双波长差分-共振光散射相关光谱新方法及应用

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共振光散射相关光谱(RLSCS)是基于对极小检测微区(小于1飞升)内共振散射波动信号进行相关函数分析而发展起来的一种波动自相关光谱技术,一般采用贵金属纳米粒子作为探针。与传统的基于荧光波动的荧光相关光谱方法(FCS)相比,RLSCS具有信噪比高、适合长时间分析等优点,可用于高灵敏的均相分析等领域。但是,由于贵金属纳米粒子的散射信号缺乏光谱分辨的缺点,以及细胞内自身强散射信号和体系粘度等因素的影响,共振光散射相关光谱很难用于活细胞内目标分子的定量分析。为实现共振光散射相关光谱的活细胞原位定量分析,本论文提出了一种基于双波长差分的共振光散射相关光谱(DWD-RLSCS)方法,并基于贵金属纳米粒子的转动和平动性质建立了一种转动/平动比率型的活细胞内共振光散射相关光谱分析方法,实现了活细胞内对非天然氨基酸修饰蛋白的原位定量分析。主要工作如下:(1)建立了一种基于双波长差分的共振光散射相关光谱(DWD-RLSCS)方法。利用贵金属纳米粒子和细胞基质对激光散射具有不同敏感度的特点,以488 nm和561 nm两种波长的同轴激光为激发光源,采用共聚焦光学构型,双通道分别采集散射信号,随后进行两路信号的差分及自相关函数分析,获得基于双波长差分的共振光散射相关光谱曲线。通过系列实验,建立了溶液中金纳米粒子的双波长差分-共振光散射相关光谱方法,该方法的检测下限为10 p M,线性动态范围在一到两个数量级,且可以消除细胞基质产生的散射信号对共振光散射相关光谱的影响。与现有的共振光散射相关光谱相比,具有检测限低、线性范围宽、信噪比高等优点。(2)建立了一种转动/平动比率型的共振光散射相关光谱分析方法,并实现了活细胞内对非天然氨基酸修饰蛋白的原位定量分析。双波长差分-共振光散射相关光谱不仅可以提供贵金属纳米粒子的平动信息,还可以给出粒子的转动信息。根据平动和转动的数学模型,粒子在溶液中的平动和转动行为受纳米粒子的尺寸、体系粘度、温度等因素的影响。我们将平动和转动模型相结合,提出了一种转动/平动比率型的共振光散射相关光谱分析方法。系统的研究实验证实,该方法可消除粘度等因素对共振光散射相关光谱分析的影响。并以含降冰片烯基团的非天然氨基酸修饰的绿色荧光蛋白(EGFP)为模型,以四嗪修饰的金纳米粒子为探针,随着修饰后蛋白与金纳米粒子间点击化学反应的发生,探针的平动和转动行为发生相应变化,建立了He La细胞内非天然氨基酸修饰蛋白的原位定量分析方法。
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