表面增强拉曼和荧光用于微流控芯片中荧光素检测的研究

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微流控芯片随着工艺水平的提高而越来越受到关注,将其作为实验平台,在集成化的生物、化学分析领域具有重要的应用。表面増强拉曼散射技术是一种强有力的分析工具,具有谱线宽度窄,可进行分子指认和可检测低浓度物质等优点,逐渐成为生物探测领域的研究热点。近年来,表面增强荧光技术逐渐兴起,当荧光分子分布于金或银等金属纳米结构或其溶胶表面时,其荧光强度较之自由态荧光强度显著增加,这为进一步提高荧光检测的检测限和灵敏度提供了新的可能,从而使表面增强荧光技术有潜力成为继表面增强拉曼技术之后,应用于表面科学研究、超灵敏生物检测的又一个有力工具。将微流控芯片与SERS、SEF的优势结合在一起,在微流控芯片上进行SERS、SEF检测,对于获得高灵敏度的便捷检测与分析具有重要意义。本论文首先介绍了用于SERS、SEF检测时所需要的银纳米材料与荧光素SYBR Green I,并介绍了拉曼光谱、荧光光谱的基本原理,介绍了表面增强拉曼散射光谱、表面增强荧光散射光谱的增强机理与应用,并分析了二者的优缺点和应用前景。在此基础上,介绍了微流控芯片中的表面增强拉曼光谱检测技术与微流控芯片中的表面增强荧光光谱检测技术的特点与研究现状。本论文主要工作及结论如下:(1)研究了在微流控芯片中使用表面增强拉曼光谱技术检测荧光素SYBR Green I,在实验中,利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)制作微流控芯片,利用化学合成法合成银纳米颗粒,制备SERS基底。对比分析了SYBR Green I的拉曼光谱和SYBR Green I在微流控芯片SERS基底上的拉曼光谱。为了评估该系统的灵敏度,制备了不同浓度的SYBR Green I,研究发现SERS信号强度随SYBR Green I的浓度呈线性增加,结果表明可以使用该系统通过测量SERS信号定量检测SYBR Green I。这种方法可以用来提高SYBR Green I的SERS的检测,也可用于改善其他物质的检测。(2)此前,较少有同时在微流控芯片中定性、定量研究表面增强拉曼和表面增强荧光效应的相关研究。本文在研究微流控芯片中使用表面增强拉曼光谱技术检测荧光素SYBR Green I的基础上,还研究了在微流控芯片中使用表面增强荧光光谱技术检测荧光素SYBR Green I,对比分析了在微流控芯片中未添加银纳米颗粒的SYBR Green I与添加了银纳米颗粒的SYBR Green I的荧光强度,又进一步研究了在微流控芯片中不同浓度的SYBR Green I的荧光强度的影响。通过实验结果分析,得出银纳米材料的加入可以大大地增强SEF信号的结论。这种方法可以用来提高SYBR Green I的SEF的检测,也可用于改善其他物质的检测。根据上述研究可知,在微流控芯片中加入纳米银可以提高SYBR Green I的SERS和SEF检测技术的检测效果,微流控芯片中的表面增强拉曼光谱技术和表面增强荧光技术都可用于SYBR Green I的检测。该技术在环境、化学检测、生物和药物检测等方面具有良好的研究和应用前景。
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