以聚苯胺为活性分子的低毒型近红外SERS标记的构建及其pH传感能力研究

It is of vital importance to effectively monitor the physiological pH, because pH plays a significant role in many cellular processes including cellular metabolism, cell cycle, proliferation and division. Near-infrared surface-enhanced Raman scattering (NIR SERS) probes exhibit great potentials for cell labeling, imaging and pH biosensing. However, current NIR SERS probes with “metal-dye-protective shell” type have many disadvantages, such as difficulty for preparation, high-cost, low-biocompatibility and inability for pH sensing. On the basis of previous studying, we propose fabrication of a novel NIR SERS probe with “metal-Raman active protective shell” type. Biocompatible polyaniline (PANI) serving as the NIR-active molecule is used as both the Raman reporter and the protective shell. And a simple and low-cost strategy is planed to be developed for fabrication of PANI-based NIR SERS probe with the capability of pH sensing. Finally, the application of this novel NIR SERS probe for pH biosensing will be carried out.

pH在生物体系中起着调节细胞代谢和周期等极为重要的作用，因此实现对生理环境pH的有效监测具有重要的生物医学意义。近红外表面增强拉曼光谱（NIR SERS）标记在细胞标记、成像和pH传感等方面具有很大的潜力。然而，当前的“金属-染料-保护壳”型NIR SERS探针存在着制备难、成本高、毒性大和无法实现pH检测的缺点。本项目在前期研究基础上，提出一种新颖的“金属-拉曼活性保护壳”型探针。选用聚苯胺为低毒性NIR活性分子，既作为拉曼报道分子又作为金属保护壳，探索一种操作简单、价格低廉、生物相容性好且具有pH传感能力的NIR SERS探针的制备方法，并将此探针应用于细胞的pH监测。

pH在生物体系中起着调节细胞代谢和周期等极为重要的作用，因此实现对生理环境pH的有效监测具有重要的生物医学意义。聚苯胺（PANI）是一种制备简单且生物相容性好纳米材料；同时它还具有很好的拉曼活性，其拉曼特征还与pH密切相关。本项目利用PANI的这些特性，设计合成了一种以PANI为活性分子的pH探针，并将之运用于生物体系的微环境检测。主要的研究内容包括：环境友好型聚苯胺纳米探针在生物体系pH传感中的应用；金属-聚苯胺pH SERS探针的构建和应用；基于聚苯胺SERS探针的肿瘤诊疗应用；基于聚苯胺核壳纳米结构光学相干层析成像。另外，在本项目的支持下，在相关研究领域中也取得了一些拓展成果，如：基于黑磷纳米材料的肿瘤诊疗应用；核壳型SERS探针的制备与应用；氧化钼纳米材料的SERS及肿瘤光热治疗应用。该研究能够为基于拉曼技术的pH传感提供新的策略，同时具有SERS活性的纳米体系的开发及其在肿瘤诊疗中的应用可为纳米肿瘤医学提供一定的理论及实践基础。