有序可控拉曼光子晶体编码微球的制备与多组分SERS生物检测研究

Aiming at the requirement of surface enhanced Raman scattering (SERS) technique on the ordered structure and adjustability of the Raman-active substrate, and to meet the new need for multiplex biomolecues SERS assay in clinical detection, this project will devise three-dimensioned ordered, easily controlled and good reproducible Roman photonic crystal microspheres, and developed novel and ultrasensitive multianalyte SERS bioassay method by using refection peak as codes. The study includes the fabrication of opal and inverse opal structured photonic crystal microspheres, in-situ synthesis of noble metal nanoparticles and semiconductor nanomaterials on the surface of photonic crystal microspheres as well as the study of its adjustable mechanism, biofuntionalization of Raman encoded microspheres and immobilization method of probe biomolecules, design of Raman nanomaterial-based signal amplification system, discuss of enhanced mechanism of Raman microspheres for the detection signal, and development of new method of high-throughput multiplex biomolecules SERS detection. The designed Raman encoded photonic crystal microspheres show many advantages including highly ordered arrangement and controllable regulation, good fabrication reproducibility, larger specific surface area, good biocompatibility etc., and can be applied in simple, rapid and low-cost multiplex biomolecules SERS detection. The proposed project, a promising introduction of photonic encoded crystal microspheres into the field of SERS detection, provides a new idea for the fabrication of SERS active substrate and will facilitate rapid development of multiplex biomolecules SERS bioassay technique.

围绕表面增强拉曼散射(SERS)对活性基底有序可控的要求，以及临床检测对多组分生物分子SERS分析的新需求，本项目拟设计三维有序、易调控、重复性好的拉曼光子晶体微球，以微球的反射峰为编码，建立超高灵敏度的多组分SERS生物检测新方法。研究内容包括蛋白石及反蛋白石光子晶体微球的可控制备，贵金属、半导体等纳米材料在光子晶体微球表面的组装及调控，拉曼微球生物功能化和探针分子的固定，拉曼纳米信号放大系统的设计，拉曼微球对拉曼信号增强机理的探讨，以及高通量多组分生物分子SERS分析新方法的建立。设计的拉曼光子晶体编码微球具有排列高度有序且可控调节、制备重现性好、比表面积大、生物相容性好等优势，以期实现快速、简便、低廉的多组分生物分子SERS检测。本项目将光子晶体编码微球引入SERS检测领域，为SERS活性基底的设计制备提供了一个新的研究思路，并将推动多元SERS生物分析技术的快速发展。

本项目针对表面增强拉曼散射(SERS)对活性基底有序可控的要求，以及临床检测对多组分生物分子SERS分析的新需求，设计制备了三维有序、易调控、重复性好的拉曼光子晶体微球，以微球的反射峰为编码，建立超高灵敏度的多组分SERS生物检测新方法。在本项目中，我们制备了SiO2、TiO2光子晶体微球，并将金、银贵金属和氧化锌半导体等纳米材料在光子晶体微球表面进行组装及调控，制备了一系列拉曼光子晶体微球。通过对拉曼微球生物功能化和探针分子的固定，设计了拉曼纳米信号放大系统，以微球的反射峰为编码，建立了超高灵敏度的多组分SERS生物检测新方法。具体工作包括有以Ag/SiO2光子晶体编码微球为基底的多元肿瘤标志物检测，TiO2拉曼光子晶体微球的多元肿瘤标志物检测，贵金属/氧化锌/二氧化硅光子晶体微球的制备及在SERS检测中的应用，以及核壳复合磁性纳米立方体和Au@Ag核壳纳米立方体的制备及在SERS检测中的应用。设计的拉曼光子晶体编码微球具有排列高度有序、制备重现性好、比表面积大、生物相容性好等优势，可以实现快速、简便、低廉的多组分生物分子SERS检测。本项目将光子晶体编码微球引入SERS检测领域，为SERS活性基底的设计制备提供了一个新的研究思路，并将推动多元SERS生物分析技术的快速发展。