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硅纳米材料是一种重要的半导体纳米材料,它具有优异的电学和机械性能、良好的生物相容性、较大的比表面积、表面易修饰性,以及与传统的硅技术的兼容性。因此,人们对发展功能化的硅纳米材料有着浓厚的兴趣,并已将其广泛应用于电子工业和生物学领域。本文主要发展了基于硅基纳米材料的表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering,SERS)基底,并用于单细胞水平细胞凋亡检测;还应用硅基拉曼成像研究DNA相关的体外研究,主要研究内容如下: 1、在本文中,我们发展了一种基于硅基纳米材料的表面增强拉曼散射基质,即在硅片上沉积了一层银纳米粒子(silver nanoparticles-decorated silicon wafers,AgNPs@Si)SERS平台,为体外细胞凋亡在单细胞水平上提供了一种新的高灵敏的检测方法。AgNPs@Si具有高的SERS灵敏性和极好的重现性,另外,单细胞水平的细胞凋亡检测为非标记检测,不需要额外的化学或生物试剂作为信号指示器。直接通过记录细胞核内染色质DNA骨架氧磷酸键拉曼峰的强度变化来直接反映细胞凋亡的程度。因此,我们的SERS方法有望为高灵敏的细胞凋亡检测提供一个潜在的工具,为传统的细胞凋亡检测方法提供必要的补充。能够为基于硅基SERS体外生物传感应用提供一种新方法。 2、我们发展了硅基拉曼成像技术,即当细胞原位生长在硅片上,硅固有的本征拉曼光谱~520cm-1的峰强度在细胞的作用下得到增强。采用该技术,可以将一个肿瘤细胞从与正常细胞的混合溶液辨别出来。此外,我们利用硅基拉曼技术通过细胞成像,能够对DNA在细胞周期各分裂期的分布进行直观的拉曼成像。