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金纳米棒因其特有的物理、化学、光学性能,被广泛应用于细胞成像、光热治疗、生物传感器等各个领域。目前,金纳米棒的有序化组装已经成为新的研究热点,利用静电作用、DNA杂交、抗原抗体反应等方法可将金纳米棒组装成头对头、肩并肩等不同结构。组装后的金纳米棒由于粒子间的耦合效应表现出独特的集体性质,从而产生新颖的物理、化学性能。其中,金纳米棒组装体引起的局域电场增强可用于表面增强拉曼散射(SERS)技术中,使拉曼信号产生数量级的放大,从而达到灵敏检测的目的。然而,金纳米棒自组装仍然存在许多问题,诸如组装形态、稳定性等都制约着组装技术的实际应用。据此,本文围绕金纳米棒组装体展开研究,探讨了静电吸引、生物识别等不同方法,制备了头对头和肩并肩自组装体,并且利用二氧化硅包覆提高了组装体的稳定性,研究了组装过程中表面等离子共振的性质变化。同时,利用组装体的SERS效应,实现了对前列腺特异性抗原(PSA)的灵敏检测,最低检测限可达到0.01 ng/mL。主要内容如下: 1、利用金纳米棒的各向异性,将双官能团分子(SH-PEG-COOH)选择性修饰在金纳米棒头部。通过静电作用,金纳米棒发生了头对头自组装。随后,采用溶胶凝胶法在组装体外包覆二氧化硅层,提高了组装体的稳定性,同时提供了多功能的偶联位点。 2、金纳米棒的头部在修饰SH-PEG-COOH的基础上,通过酰胺键连接前列腺特异性抗体。当加入PSA后,发生生物识别形成头对头自组装。随后,利用抗原抗体反应的可逆性,调节溶液pH使组装体重新成为单分散状态。此时加入的正硅酸乙酯水解带负电,与侧面带正电的金纳米棒发生静电吸引,形成肩并肩自组装。 3、PSA与前列腺特异性抗体发生生物识别,形成了金纳米棒头对头自组装体。在这一过程中,我们在金纳米棒的头部加入了拉曼信号分子。利用金纳米棒组装体的电场耦合效应获得了显著增强的拉曼信号,从而实现了PSA高灵敏检测的目的。采用这种方法,PSA的最低检测限可达到0.01 ng/mL,并且在0.05-100ng/mL范围内都具有良好的线性关系。此外该方法具有良好的专一性,能够在稀释的血清样品中定量检测PSA,具有较高的临床应用价值。