共振散射相关光谱理论和方法学研究

共振散射相关光谱原理是基于高聚焦激光束内（小于1f L）溶液中金属纳米粒子由于等离子体共振散射效应和布朗运动产生散射光强度的涨落现象，对散射光强度波动随时间变化的函数进行分析，从而获得纳米粒子的浓度和扩散系数等相关信息的一种单颗粒探测新方法。本项目旨在基于高聚焦激光束的高斯构型和纳米粒子的布朗运动，建立共振散射相关光谱理论模型。能正确描述在梯度力和散射力作用下金纳米和银纳米粒子平动扩散和转动扩散规律。基于激光共焦构型，建立一套高灵敏的共振散射相关光谱探测系统。优化光学构型，提高单颗粒检测的信/背比。研究金纳米粒子和银纳米粒子的共振散射相关光谱，验证和修正构建的理论模型。建立金和银纳米粒子水合动力学半径、转动扩散系数和纳米粒子的浓度测定新方法。发展纳米粒子表面修饰方法和生物连接方法。基于共振散射相关光谱，发展高灵敏的均相免疫分析和核酸杂交检测新方法，用于疾病临床诊断。

采用激光共焦构型，以半导体激光和气体激光如He－Ne激光器和氩离子激光器为光源，建立共振散射相关光谱探测系统。研究结果表明，以He－Ne激光器为光源时，检测体积约为0.9 fL；以氩离子激光器为光源时，检测体积约为0.5 fL。该检测系统能够检测小至约15 纳米的金或银纳米粒子。基于荧光相关光谱理论，建立了散射相关谱的理论模型。 在考虑了光镊效应对纳米粒子的扩散行为的影响下，提出了校正方程。建立了纳米粒子平动和转动模型。发现了照射波长对纳米粒子转动信号有重要的影响，在633纳米激光照射下， 可以获得纳米粒子的转动信息。研究了纳米粒子的转动和平动扩散行为。基于发展的纳米粒子平动和转动模型，获得纳米粒子的平动扩散和转动扩散信息以及纳米粒子的长径比等参数。实验结果与电镜结果和计算结果基本吻合。发展了金纳米粒子与生物大分子连接物的表征新方法， 研究了DNA和蛋白与金纳米粒子的相互作用。 基于共振散射相关光谱，建立了均相夹心免疫分析和竞争免疫分析新方法， 成功地用于临床样品人血清中甲胎蛋白和人尿液中雌激素的分析, 测定结果与传统的方法很好的吻合。