Sensors and Actuators B 212(2015)440–445
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Sensors and Actuators B:
Chemical
j o u r n a l h o m e p a g e :w w w.e l s e v i e r.c o m /l o c a t e /s n
b
Visual detection of myoglobin via G-quadruplex DNAzyme
functionalized gold nanoparticles-based colorimetric biosensor
Qing Wang,Xiaohan Yang,Xiaohai Yang ?,Fang Liu,Kemin Wang ?
State Key Laboratory of Chemo/Biosensing and Chemometrics,College of Chemistry and Chemical Engineering,Key Laboratory for Bio-Nanotechnology and Molecular Engineering of Hunan Province,Hunan University,Changsha 410082,China
a r t i c l e
i n f o
Article history:
Received 19December 2014
Received in revised form 7February 2015Accepted 10February 2015
Available online 18February 2015
Keywords:
Gold nanoparticles DNAzyme Aptamer Myoglobin
a b s t r a c t
Since myoglobin plays a major role in the diagnosis of acute myocardial infarction (AMI),monitoring of myoglobin in point-of-care is fundamental.Here,a novel colorimetric assay for myoglobin detection was developed based on hemin/G-quadruplex DNAzyme functionalized gold nanoparticles (AuNPs).In the presence of myoglobin,the anti-myoglobin antibody,which was modi?ed on the surface of polystyrene microplate,could ?rst capture the target myoglobin.Then the captured target could further bind to DNA1probe which contained the aptamer sequence through aptamers/myoglobin interaction.Next,as the DNA2probe modi?ed AuNPs were introduced,DNA2probe modi?ed AuNPs could hybridize with the captured DNA1probe.Subsequently,DNA2probe which was modi?ed on the AuNPs could fold into a G-quadruplex structure and bind to hemin,and then catalyze the oxidation of colorless ABTS 2?to green ABTS +by H 2O 2.Consequently,the relationship between the concentration of myoglobin and the absorbance was established.Due to AuNPs ampli?cation,the myoglobin concentration as low as 2.5nM could be detected,which was lower than clinical cutoff for myoglobin in healthy patients.This assay also showed high selectivity for myoglobin and was used for the detection of myoglobin in the human serum samples.This work may provide a simple but effective tool for early diagnosis of AMI in the world,especially in developing countries.
?2015Elsevier B.V.All rights reserved.
1.Introduction
Since acute myocardial infarction (AMI)remains the leading cause of death in most industrialized nations,it is important to evaluate accurately the patients who show symptoms sugges-tive of AMI [1,2].Myoglobin,although not cardiac speci?c,has been widely suggested as one of the best candidate markers for an early diagnosis of AMI [3].Generally,myoglobin is present in very low concentrations (0.48–5.9nM)in serum of healthy indi-viduals.When muscle tissues are damaged,myoglobin is rapidly released into the circulation and the myoglobin concentration in serum is elevated to 4.8?M subsequently [4].Some conventional approaches have been employed to detect myoglobin,such as mass spectrometry [5],liquid chromatography [6],electrochemi-cal [7–11]and surface plasmon resonance (SPR)[12–15].Most of these methods showed high sensitivity,but these methods were time consuming and required expensive equipment,which was unable to be applied in point-of-care (POC)testing [16].Recently,
?Corresponding authors.Tel.:+8673188821566;fax:+8673188821566.E-mail addresses:yangxiaohai@https://www.doczj.com/doc/051177624.html, (X.Yang),kmwang@https://www.doczj.com/doc/051177624.html, (K.Wang).
we reported a novel assay for sensitive and selective detection of myoglobin using a personal glucose meter [17].Besides glucose meter,colorimetric method offers great potential for POC testing,due to its intrinsic advantages such as cost-effective,rapid,simple,and even only utilizing naked eyes.Zhang et al.reported a colori-metric method for myoglobin detection based on the aggregation of iminodiacetic acid-functionalized gold nanoparticles (AuNPs)[18].Although this method was easy to perform,low cost and time-saving,the detection limit is relatively high.
Here,a novel colorimetric method was developed for myoglobin detection based on hemin/G-quadruplex DNAzyme functional-ized AuNPs.G-quadruplex DNAzyme,which is usually formed by binding G-rich nucleic acid to hemin [19–21],can exhibit peroxidase-like activity and effectively catalyze the H 2O 2-mediated oxidation of 2,2 -azino-bis (3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid)diammonium salt (ABTS)[22–24].In this assay,hemin/G-quadruplex DNAzyme complex showed inherent advan-tages of simplicity,stability and relatively low cost.Moreover,since a single Au nanoparticle was loaded with hundreds of DNA2probes which contained DNAzyme section [25,26],it could enhance the sensitivity effectively.This work may provide the new tool for early diagnosis of AMI in the world,especially in developing countries.
https://www.doczj.com/doc/051177624.html,/10.1016/j.snb.2015.02.040
0925-4005/?2015Elsevier B.V.All rights reserved.
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Fig.1.Schematic illustration of myoglobin detection using hemin/G-quadruplex DNAzyme functionalized AuNPs.
2.Experimental
2.1.Materials and reagents
Myoglobin(from human heart tissue)and monoclonal anti-myoglobin antibody were purchased from Abcam(USA).C reactive protein(CRP)was purchased from Biovision(USA).Bovine serum albumin(BSA),human serum albumin(HSA)and human immunoglobulin G(IgG)were purchased from Beijing Dingguo Changsheng Biotechnology Co.,Ltd.(China).Hemin and ABTS were purchased from Sigma-Aldrich(USA).DNA1probe(5 -CCC TCC TTT CCT TCG ACG TAG ATC TGC TGC GTT GTT CCG ATT TTT AGA TGG CTA TGC AA-3 )[27]and DNA2probe(5 -T17GGG TAG GGC GGG TTG GGT10TTG CAT AGC CAT CT-3 )were synthesized by Sangon Biotech.(Shanghai)Co.,Ltd.The former contained the myoglobin aptamer sequence and the latter contained the DNAzyme section. All of the chemical reagents were of analytical grade or higher. Amicon ultra centrifugal?lter(30K)was purchased from Milli-pore Corporation(USA).Ultrapure water(18.2M cm)was used throughout.
2.2.Preparation and modi?cation of AuNPs
AuNPs(～13nm)were synthesized by the trisodium citrate reduction of HAuCl4[28].DNA2probe modi?ed AuNPs were obtained as previously reported[29].Brie?y,3.6?M concentra-tion of DNA2probe was incubated with AuNPs solution for16h at4?C.Then,the above mixture was aged for40h under0.1M NaCl solution(pH7.0,0.01M PBS buffer).Next,such solution was centrifuged(30min,13,500×g)and the red oily precipitate was washed with0.1M NaCl solution(pH7.0,0.01M PBS buffer). After a second centrifugation,the red oily precipitate was dis-persed in0.3M NaCl solution(pH7.0,0.01M PBS buffer)and DNA2probe modi?ed AuNPs was obtained.Absorption spectra of AuNPs and DNA2probe modi?ed AuNPs were recorded on a UV-1601spectrophotometer(Shimadzu,Japan)at room temper-ature.The maximum UV–visible absorption peak of AuNPs and DNA2probe modi?ed AuNPs in solution were518.0and524.0nm, respectively.According to the previous work[30],it was calcu-lated that the concentration of DNA2probe modi?ed AuNPs was ca.
2.9nM.2.
3.Immobilization of antibody on the microplate
Anti-myoglobin antibody was bound non-covalently to the polystyrene microplate as previously reported[17].In brief,anti-myoglobin antibody(0.5?g/ml)was incubated the polystyrene microplate for12h at4?C in a humid chamber.After the microplate was rinsed thoroughly,it was incubated in1%BSA for1h to decrease non-speci?c binding.Next,the microplate was washed repeatedly,and it was ready for use.
2.4.Procedures of myoglobin detection
Different concentration of myoglobin solution was incubated in anti-myoglobin antibody modi?ed microplate for60min at37?C, followed by a thorough rinsing with10mM PBS buffer(pH7.4). Then,DNA2probe modi?ed AuNPs and a concentration of200nM of DNA1probe were added.After60min of incubation at37?C,the microplate was thoroughly rinsed with10mM PBS buffer.Next,
0.5?M hemin was added and incubated for60min,followed by
a thorough rinsing with10mM PBS buffer.After incubation with 6mM ABTS and3mM H2O2for5min at25?C,absorption spectra of the reaction solution were measured.
For identifying the target-speci?city of this assay,three pro-teins,i.e.IgG,HSA and CRP,were respectively reacted with anti-myoglobin which was immobilized on the microplate for 60min at room temperature,followed by a thorough washing with10mM PBS.Then,the DNA2probe modi?ed AuNPs and a concentration of200nM of DNA1probe were added and incu-bated for60min,and then the microplate was rinsed repeatedly with10mM PBS.Next,0.5?M hemin was reacted for60min, followed by a thorough rinsing with10mM PBS buffer.Finally, after6mM ABTS and3mM H2O2were reacted for5min at25?C, the reaction solution was recoded using UV–visible absorption spectrometer.
3.Results and discussion
3.1.Principle of colorimetric biosensor for myoglobin detection
The principle of this novel assay is shown in Fig.1.Anti-myoglobin antibody,which was non-covalently immobilized on microplate,was?rst used to capture target myoglobin.As the
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Fig.2.Effect of(A)K+ion concentration,(B)H2O2concentration,(C)pH value,(D)temperature and(E)the incubation time on the absorbance of the solution.When one parameter changed and the others were under their optimal conditions.The optimal conditions:K+ion concentration:20mM;H2O2concentration:3mM;pH:8.0; temperature:25?C;the incubation time:5min.The concentration of myoglobin was500nM here.The error bars represent the standard deviation of three measurements.
DNA1probe which contained aptamer sequence was introduced, it could be captured on the microplate since the aptamer against myoglobin and anti-myoglobin antibody can bind to myoglobin synchronously[17].Upon the addition of DNA2probe modi?ed AuNPs,the bound DNA1probe could further capture DNA2probe modi?ed AuNPs due to DNA hybridization.Next,DNA2probe which modi?ed AuNPs could fold into a G-quadruplex structure for hemin binding,and then catalyze the H2O2-mediated oxidation of ABTS to release the colored radical product(i.e.ABTS radical cation (ABTS+)),resulting in an obvious color change.This reaction pro-cess could be monitored with a UV-spectrophotometer.According to the relationship between absorption change and the myoglobin concentration,myoglobin could be detected using this simple and sensitive method.
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Fig.3.(A)Distinguishable color changes of different concentrations of myoglobin;from right to left,the concentration of myoglobin changed from0to1000nM.(B)Absorption spectra for different concentrations of myoglobin detection.(C)The relationship between the myoglobin concentration and the absorbance enhancement(A1–A0).A0was the absorbance at418nm in the absence of target,while A1was the absorbance at418nm in the presence of target.The insert was the calibration plot for myoglobin.The error bars represented the standard deviation of the three measurements.(D)The change of absorbance for myoglobin and other proteins.
3.2.Optimization of the experimental conditions
For improving the sensitivity,some factors,such as pH,tem-perature,the concentration of K+ion and H2O2,the incubation time between anti-myoglobin antibody and target myoglobin,were optimized.
Since it was reported that K+ion can act as coordination cation to stabilize the G-quadruplex structure,the effect of the concen-tration of K+ion was investigated over the range from0to25mM. As shown in Fig.2A,the absorbance increased obviously with the concentration of K+ion and reached a plateau at the concentration of20mM.Thus,a concentration of20mM of K+ion was selected.
The concentration of H2O2played an important role in this assay,so the concentration of H2O2was also optimized.As shown in Fig.2B,as the H2O2concentration increased to3mM,the absorbance reached the maximum;while a decrease was observed at higher H2O2concentrations.As the concentration of H2O2was low,the low amount of green product was obtained,resulting in the low signal intensity.As the concentration of H2O2increased, the high signal could be obtained.However,the blank response also increased,resulting in the low absorbance difference.Hence,3mM H2O2was selected as the optimum H2O2concentration here.pH value can in?uence not only the formation of G-quadruplex,but also the catalytic activity of DNAzyme,so the effect of pH value was also investigated.As shown in Fig.2C,the absorbance increased with the pH as the pH value ranged from4.0to8.0;while a decrease was observed as pH value increased from8.0to10.0.Therefore,pH 8.0was selected as the optimum pH environment.
In view that both DNAzyme construct and its enzyme activity were in?uenced obviously by the reaction temperature,the tem-perature was also investigated.As shown in Fig.2D,when the temperature was either lower or higher than25?C,the absorbance
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signal obviously decreased.Thus,25?C was chosen as the reaction temperature.
Since the reaction was initiated by hemin/DNAzyme complex to the mixture of ABTS and H2O2,the effect of incubation time with the mixture of ABTS and H2O2was also investigated.As shown in Fig.2E,the absorbance signal shifted obviously as the incubation time increased,and then became saturated at5min.Hence,5min was selected as the incubation time with the mixture of ABTS and H2O2.
3.3.Detection of myoglobin
Different concentrations of myoglobin were detected at the fol-lowing experimental conditions:the concentration of K+ion,the concentration of H2O2,pH,temperature,and the incubation time was20mM,3mM,8.0,25?C and5min,respectively.As shown in Fig.3A,the color of the solution was gradually turned into green as the amount of myoglobin increased,and even20nM myoglobin could be discriminated by the naked eye.As the concentration of myoglobin increased,the amount of DNA2probe modi?ed AuNPs which was captured also increased,resulting in the increase of DNAzyme/hemin complex.Subsequently,the green product which was produced in the solution as ABTS and H2O2were added,result-ing in an obvious color change.The UV–vis spectra of the solution in the presence of different concentrations of myoglobin are depicted in Fig.3B.Obviously,as the target myoglobin was present,there appeared a clear absorption peak at418nm.Along with the increas-ing of the concentration of myoglobin,the absorbance at418nm correspondingly increased.The absorbance enhancement(A1–A0) of the solution versus the myoglobin concentration was employed to quantitatively detect myoglobin,and an acceptable standard deviation was obtained from three repeated experiments.A1was the absorbance of the solution at418nm in the presence of myo-globin,while A0was the absorbance of the solution at418nm in the absence of myoglobin.As shown in Fig.3C,the absorbance enhance-ment increased with the increase of myoglobin concentration.Inset showed a linear dependence of the absorbance enhancement on the myoglobin quantity in the range of2.5–100nM.According to the3?rule,the detection limit of this method was estimated to be 2.5nM,which was below the clinical cutoff myoglobin concentra-tion of5.4nM for healthy patients[14].Moreover,this sensitive was comparable to or better than that of those previous work [10,11,14,16,18].
Besides sensitivity,the selectivity of this assay was also investi-gated.Three proteins,i.e.IgG,HSA and CRP,were used as contrasts. As shown in Fig.3D,the presence of myoglobin led to remarkable increase of the absorbance,while very low absorbance could be detected in the presence of other three proteins.It implied that this assay showed high selectivity for myoglobin detection.The excellent selectivity of this assay may be ascribed to the high speci-?city of the anti-myoglobin antibody/myoglobin interaction and aptamer/myoglobin interaction.
This method was also used to detect myoglobin in human serum.Here,three human serum samples which was obtained from hospital were detected using Automated Chemistry Analyzer and this method,respectively.For this method,human serum sam-ples were?rst?ltered using centrifugal?ltration devices(30K) to remove macromolecules,e.g.HSA and other abundant proteins. Then the treated human serum samples were analyzed.The results obtained are presented in https://www.doczj.com/doc/051177624.html,paring with the results measured using Automated Chemistry Analyzer,it was easy to ?nd that the results obtained by our proposed method showed good accordance with that of commercial analyzer.The results demonstrated its potentials for practical applications in disease diagnostics.Table1
Detection of myoglobin in human serum samples.
Myoglobin detection using
Automated Chemistry Analyzer
(nM)
Myoglobin detection using
this assay(nM)(n=3)
Sample153.549.8±3.2
Sample2114.8115.7±7.3
Sample3184.2176.3±9.1
4.Conclusion
In conclusion,a novel and sensitive colorimetric assay was developed for myoglobin detection based on AuNPs and G-quadruplex DNAzyme.This method did not require any expensive instruments(only using UV–vis spectrophotometer).Due to the AuNPs ampli?cation,this assay showed excellent sensitivity.More-over,this simple and sensitive assay could be used for myoglobin detection in human serum samples,implying that it has great potential application in clinical biological analysis,especially in developing countries.Theoretically,this assay could potentially be used for the detection of other targets which can bind to the aptamer and antibody(or aptamer)synchronously,such as adeno-sine,thrombin and cell.
For prospective development,there are at least two attempts underway.One is validation of assay performance for quantitative purposes,including accuracy,precision,etc.The other is to inte-grate the sample treatment process with this assay based on the micro?uidics.
Acknowledgments
This work was supported by the National Natural Science Foundation of China(21190040,21375034,21175035),National Basic Research Program(2011CB911002),International Science& Technology Cooperation Program of China(2010DFB30300),the Fundamental Research Funds for the Central Universities and the China Scholarship council(201308430175).
References
[1]WHO,Health Topics,Cardiovascular Diseases,World Health Organization,
www.who.int/topics/cardiovasculardiseases/en(accessed on April,2011). [2]J.Zhu,N.Zou,H.Mao,P.Wang,D.Zhu,H.Ji,H.Cong,C.Sun,H.Wang,F.
Zhang,J.Qian,Q.Jin,J.Zhao,Evaluation of a modi?ed lateral?ow immunoas-say for detection of high-sensitivity cardiac troponin I and myoglobin,Biosens.
Bioelectron.42(2013)522–525.
[3]S.J.Aldous,Cardiac biomarkers in acute myocardial infarction,Int.J.Cardiol.
164(2013)282–294.
[4]A.H.B.Wu,https://www.doczj.com/doc/051177624.html,ios,S.Green,T.G.Gornet,S.S.Wong,L.Parmley,A.S.Tonnesen,B.
Plaisier,R.Orlando,Immunoassays for serum and urine myoglobin:myoglobin clearance assessed as a risk factor for acute renal failure,Clin.Chem.40(1994) 796–802.
[5]B.M.Naveena,C.Faustman,N.Tatiyaborworntham,S.Yin,R.Ramanathan,
R.A.Mancini,Detection of4-hydroxy-2-nonenal adducts of turkey and chicken myoglobins using mass spectrometry,Food Chem.122(2010)836–840.
[6]N.Giaretta,A.M.A.D.Giuseppe,M.Lippert,A.Parente,A.D.Maro,Myoglobin as
marker in meat adulteration:a UPLC method for determining the presence of pork meat in raw beef burger,Food Chem.141(2013)1814–1820.
[7]I.Lee,X.Luo,X.T.Cui,M.Yun,Highly sensitive single polyaniline nanowire
biosensor for the detection of immunoglobulin G and myoglobin,Biosens.Bio-electron.26(2011)3297–3302.
[8]S.S.Mandal,K.K.Narayan,A.J.Bhattacharyya,Employing denaturation for rapid
electrochemical detection of myoglobin using TiO2nanotubes,J.Mater.Chem.
B1(2013)3051–3056.
[9]S.K.Mishra,D.Kumar,A.M.Biradar,Rajesh,Electrochemical impedance spec-
troscopy characterization of mercaptopropionicacid capped ZnS nanocrystal based bioelectrode for the detection of thecardiac biomarker-myoglobin,Bio-electrochemistry88(2012)118–126.
[10]F.T.C.Moreira,R.A.F.Dutra,J.P.C.Noronha,M.G.F.Sales,Electrochemical biosen-
sor based on biomimetic material for myoglobin detection,Electrochim.Acta 107(2013)481–487.
[11]F.T.C.Moreira,S.Sharma,R.A.F.Dutra,J.P.C.Noronha,A.E.G.Cass,M.G.F.Sales,
Smart plastic antibody material(SPAM)tailored on disposable screen printed
Q.Wang et al./Sensors and Actuators B212(2015)440–445445
electrodes for protein recognition:application to myoglobin detection,Biosens.
Bioelectron.45(2013)237–244.
[12]O.V.Gnedenko,Y.V.Mezentsev, A.A.Molnar, A.V.Lisitsa, A.S.Ivanov, A.I.
Archakov,Highly sensitive detection of human cardiac myoglobin using a reverse sandwich immunoassay with a gold nanoparticle-enhanced surface plasmon resonance biosensor,Anal.Chim.Acta759(2013)105–109.
[13]J.F.Masson,T.M.Battaglia,P.Khairallah,S.Beaudoin,K.S.Booksh,Quantitative
measurement of cardiac markers in undiluted serum,Anal.Chem.79(2007) 612–619.
[14]E.Matveeva,Z.Gryczynski,I.Gryczynski,J.Malicka,https://www.doczj.com/doc/051177624.html,kowicz,Myoglobin
immunoassay utilizing directional surface plasmon-coupled emission,Anal.
Chem.76(2004)6287–6292.
[15]B.Osman,L.Uzun,N.Bes?irli,A.Denizli,Microcontact imprinted surface plas-
mon resonance sensor for myoglobin detection,Mater.Sci.Eng.C33(2013) 3609–3614.
[16]F.T.C.Moreira,R.A.F.Dutra,J.P.C.Noronha,M.G.F.Sales,Myoglobin-biomimetic
electroactive materials made by surface molecular imprinting on silica beads and their use as ionophores in polymeric membranes for potentiometric trans-duction,Biosens.Bioelectron.26(2011)4760–4766.
[17]Q.Wang,F.Liu,X.Yang,K.Wang,H.Wang,X.Deng,Sensitive point-of-care
monitoring of cardiac biomarker myoglobin using aptamer and ubiquitous personal glucose meter,Biosens.Bioelectron.64(2015)161–164.
[18]X.Zhang,X.Kong,W.Fan,X.Du,Iminodiacetic acid-functionalized gold
nanoparticles for optical sensing of myoglobin via Cu2+coordination,Langmuir 27(2011)6504–6510.
[19]N.Omar,Q.Loh,G.J.Tye,Y.S.Choong,R.Noordin,J.Gl?kler,T.S.Lim,Develop-
ment of an antigen-DNAzyme based probe for a direct antibody-antigen assay using the intrinsic DNAzyme activity of a daunomycin aptamer,Sensors14 (2014)346–355.
[20]R.Li,C.Xiong,Z.Xiao,L.Ling,Colorimetric detection of cholesterol with G-
quadruplex-based DNAzymes and ABTS2-,Anal.Chim.Acta724(2012)80–85.
[21]Y.Hao,Q.Guo,H.Wu,L.Guo,L.Zhong,J.Wang,T.Lin,F.Fu,G.Chen,Ampli?ed
colorimetric detection of mercuric ions through autonomous assembly of G-quadruplex DNAzyme nanowires,Biosens.Bioelectron.52(2014)261–264. [22]J.L.Huppert,Structure,location and interactions of G-quadruplexes,FEBS J.277
(2010)3452–3458.
[23]H.J.Lipps,D.Rhodes,G-quadruplex structures:in vivo evidence and function,
Trends Cell Biol.19(2009)414–422.
[24]P.Travascio,Y.Li,D.Sen,DNA-enhanced peroxidase activity of a DNA aptamer-
hemin complex,Chem.Biol.5(1998)505–517.
[25]T.Niazov,V.Pavlov,Y.Xiao,R.Gill,I.Willner,DNAzyme-functionalized Au
nanoparticles for the ampli?ed detection of DNA or telomerase activity,Nano Lett.4(2004)1683–1687.[26]R.Z.Fu,T.H.Li,H.G.Park,An ultrasensitive DNAzyme-based colorimetric strat-
egy for nucleic acid detection,https://www.doczj.com/doc/051177624.html,mun.39(2009)5838–5840.
[27]Q.Wang,W.Liu,Y.Xing,X.Yang,K.Wang,R.Jiang,P.Wang,Q.Zhao,Screening
of DNA aptamers against myoglobin using a positive and negative selection units integrated micro?uidic chip and its biosensing application,Anal.Chem.
86(2014)6572–6579.
[28]G.Frens,Controlled nucleation for the regulation of the particle size in
monodisperse gold suspensions,Nat.Phys.Sci.241(1973)20–22.
[29]Q.Wang,L.Yang,X.Yang,K.Wang,L.He,J.Zhu,Electrochemical biosen-
sors for detection of point mutation based on surface ligation reaction and oligonucleotides modi?ed gold nanoparticles,Anal.Chim.Acta688(2011) 163–167.
[30]R.Jin,G.Wu,Z.Li,C.A.Mirkin,G.C.Schatz,What controls the melting proper-
ties of DNA-linked gold nanoparticle assemblies?J.Am.Chem.Soc.125(2003) 1643–1654.
Biographies
Qing Wang has received her Ph.D.in analytical chemistry at Hunan University in 2007with a thesis on biosensors.Now she is an associated professor of chemistry in Hunan University.Her research interests are in the?eld of optical sensors and biosensors.
Xiaohan Yang is a graduated M.S.student at Hunan University.Her research inter-ests include colorimetric assay based gold nanoparticle and DNAzyme.
Xiaohai Yang has received his Ph.D.in analytical chemistry at Hunan University in 2000and carried on post-doctor study in University of Tokyo from2002to2004. He is a professor of chemistry in Hunan University.His research interests are in the ?eld of optical biosensing on nanometer and single molecule level.
Fang Liu is a graduated M.S.student at Hunan University.Her research interest is mainly focused on the development and application of portable sensor.
Kemin Wang is a professor of chemistry and biomedical engineering of Hunan Uni-versity since1992.He obtained a Ph.D.degree in analytical chemistry at Hunan University in1987and carried on post-doctor study in Union High Institute of Tech-nology of Zurich in Switzerland from1989to1991.His research interests mainly concentrate biological analytical chemistry on nanometer and single molecule level, such as nanometer biotechnology,nanometer biomedical device,chemistry and biological sensing technology,etc.
金纳米颗粒自组装 1 引言 纳米技术(nanotechnology）是研究结构尺寸在0.1纳米至100纳米范围内材料的性质和应用的一种技术。目前纳米技术涉及领域主要包括：化工、能源、材料、生物医学等。尺寸为纳米级别的物质其性质也会发生变化，出现既不同于原来组成的原子、分子，也不同于宏观的物质特殊性能，把这种具有特殊性能材料称为纳米材料。纳米材料的制备和研究是整个纳米科技的基础，可以以很多形状存在，例如球状、棒状、片状、星状、线状、枝杈状等。由于纳米材料的较小尺寸，使它产生出小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等，从而具有传统材料不具备的特异的光、电、磁、热、声、力、化学和生物学性能。因此，纳米材料也被科学家们广泛应用于各个研究领域，如催化、生物医学、化工、环境能源等。 在众多纳米材料中，金纳米颗粒自从16世纪欧洲现代化学的奠基人、杰出的医师、化学家Paracelsus制备出“饮用金”用来治疗精神类疾病以来，开始登上了科学的舞台。随着纳米技术的不断发展，人们发现金纳米颗粒具有独特的光、电、热、催化等物理与化学性质，生物相容性好等特点，是构筑新型复合功能材料的重要组元，在生物传感、细胞及活体成像、癌细胞的光热治疗、肿瘤放射治疗、靶向载药等生物医学领域展现出了广阔的应用前景。 金纳米颗粒的光学性能方面，由于入射光源的波长与金纳米颗粒的原子表面自由电子的振动频率可以发生共振耦合，使金纳米颗粒具有突出的局部表面等离子共振吸收（Localized surface plasmonresonance, LSPR）。金纳米颗粒的LSPR性质与其尺寸、周围介质性质以及纳米微粒间作用等因素都有关。因此，不同尺寸的金纳米颗粒会有不同的共振吸收峰，并且改变纳米微粒间距离、介质等都会造成共振吸收峰位置的左移或右移。小尺寸范围（<50 nm）的金纳米颗粒的等离子共振吸收通常在可见光范围520-530 nm左右有一个很明显的吸收峰，尺寸越大，吸收峰波长越大，并且其溶液会呈现出橙红、酒红、浅紫等不同颜色。大尺寸的金纳米颗粒自组装聚集体的等离子共振吸收除了在可见光范围520-530 nm左右有一个很明显的吸收峰，并且其溶液颜色会呈现深紫、蓝黑色等。这一近红外波长范围正是生物组织所具有的光的窗口。近红外线能够穿透进入深部组织达10cm，克服了可见光不能很好穿透组织的缺点，为利用金纳米材料进行光热治疗，破坏肿瘤细胞提供了理论依据。 此外，也有很多研究报道，金纳米颗粒的其他一些生物性能也与其尺寸有关，例如2016年Chang等研究了3-50 nm不同尺寸的金纳米颗粒增强CT成像与放射治疗的效果比较，发
基于金纳米粒子的简易试纸条法 2016-09-04 12:22来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 基于金纳米粒子的试纸法 美国Illinois大学的Yi Lu研究组，研制出一种以金纳米粒子为信号指示剂，使用像“试纸条”一样方便的分析检测方法。该方法的主要原理是，分散的金纳米粒子可以随溶液的毛细作用在试纸上迁移，而聚集的金纳米粒子由于质量、体积太大几乎不能迁移。他们合成了适配子功能化的金纳米粒子聚集体。适配子前面简单介绍过，是一种能特异性结合目标分子的单链DNA 片段。 在这里适配子修饰的金纳米粒子是通过与适配子互补的DNA链进行“耦联”聚集在一起，被滴加在试纸条的底端。将试纸条底端浸泡于含有待检测物分子的溶液中约20秒，此时试纸条底端充分吸收了溶液，溶液通过毛细作用沿试纸条迁移。溶液中待检测物分子遇到金纳米粒子聚集体，会与其表面修饰的适配子结合，而使互补的DNA链脱离，导致金纳米粒子聚集体分散。此时，分散开的金纳米粒子便可以随溶液向试纸条另一端迁移。溶液中待检测物分子越多，金纳米粒子聚集体解离越多，能够迁移到试纸条另一端的金纳米粒子也就越多。如果溶液中没有待检测物分子，金纳米粒子聚集体不会解离，也就不能随着溶液迁移到试纸条另一端。因此，根据迁
移到试纸条另一端金纳米粒子的量，可以定量检测出待检测物分子的浓度。只要预先生产出“试纸条”，使用时几乎不用任何复杂操作，仅仅浸泡在溶液中几十秒取出，在几分钟内即可得到检测结果。而这种方法整合了“结合－分离－检测”步骤（binding，separation and detection），在白色试纸条上很容易辨别出信号，完全没有背景干扰，灵敏度也较溶液相中比色法有了很大提高。这种利用金纳米粒子作为信号指示剂的“试纸条”法可以扩展到很多物质的检测，只要构建适当体系，使金纳米粒子在检测前后发生聚集和分散。
多功能磁性纳米颗粒的介绍、制备及生物医药应用 摘要 纳米技术和分子生物的结合，发展了一个新兴的研究领域：纳米生物技术。磁性纳米颗粒是一类性能卓越的纳米材料，它具有可控的尺寸，在外形上易于改变，核磁共振现象中对比明显等特质。因此这些纳米颗粒在生物及医药领域得到了很广泛的应用，包括：蛋白质的纯化，药物输送，医学成像。 由于在生物医药领域，多模式功能具有潜在的利益，研究者们纷纷开始设计和制造多功能磁性纳米颗粒。现在有两种方法来制造基于磁纳米基础上的多功能纳米结构。第一个方法是分子功能化，包括依赖抗体、蛋白质，和给磁性纳米颗粒染色；另一种方法是整合磁性纳米颗粒的其他功能纳米成分，例如量子点，或金属纳米颗粒。正是因为他们可以显示几种功能协同和运输，而不是一种功能同时起效，这种多功能磁性纳米颗粒在生物医药领域的应用有着独特的优势。 我们先回顾一下多功能磁性纳米颗粒的设计和生物医药应用的几个例子。在多功能磁性纳米颗粒与适合的配体、抗体或蛋白质结合之后，生物功能磁性纳米颗粒显示出了高度选择性的结合。这些结果显示出了纳米颗粒可以应用于解决生物医药问题，例如：蛋白质纯化，细菌检测，褪毒素。使纳米颗粒与其他纳米成分结合在一起的混合纳米结构，显示出伴随着特征的顺磁性。例如荧光或加强的光学对比度。这一结构为强化医学成像和药物控制释放提供了平台。我们希望多组分磁性纳米颗粒的完整结构和特殊的结构特征的结合。可以吸引更多的研究兴趣并在纳米医疗中开辟出新的道路。 1.介绍 纳米技术和分子生物医药的结合是的一项新兴的研究领域——纳米生物科技蓬勃发展。纳米生物科技还未发现新材料过程、现象等提供了有利的机会，纳米级别的磁性材料有它们独特的优点，例如可以在生物医药应用上提供许多机会，首先磁性纳米材料可以传输从1-104nm数量级的固定尺寸的物质，因此他们的尺寸和性能的最优化可以很容易的与研究热点相匹配。其次外部的磁力可以制造纳米颗粒，这一“超距作用”为很多应用领域提供了巨大的优势。最后磁性纳米颗粒还在核磁共振图像对比度增强剂中起到了很重要的作用。因为磁性纳米颗粒的质子磁矩信号可以通过共振吸收所获得，最近已经合理的提出了生产单分散的、固定尺寸的磁性纳米颗粒（例：FePt、Fe3O4和γ-Fe2O3）的技术和流程。这一技术的提出使得磁性纳米颗粒的应用得以更广泛的研究，包括生物医疗领
生堡亟随匿堂盘壶！Ｑ塑生！月筮塑鲞星！翅￡！！！』堕！丛型：＆坠磐盟！Ｑ塑：！些塑，盟些兰 纳米材料的毒理学和生物安全性研究进展 刘建军何浩伟龚春梅庄志雄 纳米材料是指物质结构在三维空间内至少有一维处于 纳米尺度…（０．１—１００ｌｌｍ，１ａｍ＝１０一ｍ），或由纳米单元构 成的材料，被誉为“２１世纪的新材料”，这一概念首先是由美 国国家纳米计划（ＮＮＩ）提出来的。这些具有独特物理化学 性质的纳米材料，对人体健康以及环境将带来的潜在影响， 目前已经引起公众、科学界以及政府部门的广泛关注。随着 纳米技术的完善和应用规模的扩大，纳米材料将被迅速普及 和广泛应用旧ｏ。 据报道，目前世界范围内市场上有超过４００种消费品建 立在纳米材料的基础之上ｐ１，预计到２０１４年全球市场的纳 米科技产品价值将达２．６兆亿美元ＭＪ。为了了解应用于这 些产品中的纳米材料的潜在影响，就要熟悉和掌握其潜在暴 露风险、材料性质、产品生命周期及其在每一点性质和周期 上的潜在危险”Ｊ。自２０００以来，国内外对于纳米材料的生 物安全性和毒理学问题展开了日益深入的讨论和研究净“。 一、纳米材料的特殊效应和应用 纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、 化学特性”］，如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电， 原来绝缘的二氧化硅、晶体等，在某一纳米级界限时开始导 电。这是由于纳米材料特有的４大特殊效应所致¨１：即小尺 寸效应（８ｍａＬｌｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔ）、表面效应（￥ｕｒｆａｃｅｅｆｆｅｃｔ）、量子尺 寸效应（ｑｕａｎｔｕｍｓｉｚｅｅｆｆｅｃｔ）和量子隧道效应（ｑｕａｎｔｕｍ ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）；上述效应可导致纳米材料具有异常的吸附 能力、化学反应能力、分散与团聚能力，上述特性在赋予纳米 材料广泛应用的同时也带来一系列的负面效应。这些已被 证实，以及有待被证实的负面效应给当前迅猛发展的纳米科 技带来了一定的隐患。现将纳米材料理化特性涉及的应用 研究领域归纳如表１［９－１０３。 二、纳米材料的毒理学研究现状 Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ等０１１］２００４年首先提出了“纳米毒理学” （ｎａｏｎｏｔｏｘｉｃｏｌｏｇｙ）这一概念，次年Ｏｂｅｒｄ／Ｓｒｓｔｅｒ等¨２１发表文章 支持这一概念并称之为“从超细颗粒物的研究中演变而来 的新学科”。自从Ｄｏｎａｌｄｓｏｎ等发表论文之后，纳米毒理学 的发展步人了新轨道，在世界范围内召开的关于纳米材料毒 理学的会议越来越多，在各大学术网站上搜索到相关文章也 逐年增多。 ＤＯＩ：１０．３７６０／ｃｒａａ．ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－９６２４．２００９．０２．０１６ 基金项目：深圳市科技计划（２００７０２１５９） 作者单位：５１８０２０深圳市疾病预防控制中心毒理研究室 通信作者：庄志雄，Ｅｎｕ６１：ｊｕｎｉｉ８＠１２６．咖 ?１５９?．综述． 表１纳米材料理化特性涉及的应用研究领域‘９‘１０］研究应用领域材料和应用举例 电子学 磁学 光学 生物医药能源化工环保化工建筑、机械电极（纳米碳管）、超导体、导电及绝缘浆料、量子器件、量子计算机等 纳米磁性材料、磁靶向制剂、固定化酶、生物分离提纯、磁记录、纳米微品软磁材料等化妆品（ＴｉＯ：）、隐身材料、发光材料、光通讯、光储存、光电脑等 纳米，Ｅ物医用材料（纳米羟基磷灰石）、生物薄膜、药物载体、蕈冈传送载体、药物输送、控释系统、纳米牛物传感器等 纳米催化、储能（碳纳米管储氢）、蓄热及能源转换、保温节能（纳米Ｓｉ０２）等 抗生素材料（纳米Ａｇ，Ｔｉ０２）、功能涂料（纳米Ｚｎ０２，Ｆｅ２０３）有害气体治理、废水处理、阻声降噪等 超硬、高强、岛韧、超塑性材料等 已有研究表明，纳米材料经吸人、皮肤、消化道及注射等 途径与机体接触后能迅速进入体内，并容易通过血脑、睾丸、 胚胎等生物屏障分布到全身各组织。纳米颗粒往往比相同 剂量、相同组分的微米级颗粒物更容易导致肺部炎症和氧化 损伤。现有的细胞水平、动物实验和一些零星的人群研究结 果显示，人造纳米材料可以引起氧化应激、炎症反应、ＤＮＡ 损伤、细胞凋亡、细胞周期改变、基因表达异常，蛋白质差异 表达，并可引起肺、心血管系统及其他组织器官的损害。我 们从纳米毒理学研究的不同层次分类阐述纳米材料毒理学 研究的概况，并对研究较多的材料（纳米碳管、ＴｉＯ：等）举例 说明。 （一）纳米材料毒理学分子水平的研究 基因组学、后基因组学、毒物基因组学和蛋白质组学的 研究，都属于分子水平的范畴。迄今为止，国内外对纳米材 料毒性研究，主要还是采用形态学和酶活性等细胞毒性检测 和整体动物水平实验的方法，从分子水平进行机制方面的研 究并不普遍，目前已见纳米碳材料的蛋白质组学研究。 Ｗｉｔｚｍａｎｎ和Ｍｏｎｔｅｉｒｏ－Ｒｉｖｉｅｒｅ¨纠研究了多壁纳米碳管 （ＭＷＮＣＴ）对角质化细胞蛋白质组表达的影响。用０．４ｍｓ／ ｌＴｌｌ的ＭＷＮＣＴ处理角质化表皮细胞（ＨＥＫ）２４和４８ｈ，抽提 蛋白进行双向电泳，并检测ＩＬ－１Ｂ、ＩＬ－６、ＩＬ－８、ＩＬ－１０和ＴＮＦ．ａ 等细胞因子的变化。通过ＰＤＱｕｅｓＯＤ软件分析发现有 １５２个蛋白发生了显著的差异表达，细胞炎性因子ＩＬ－８浓度 在ＭＷＮＣＴ处理ＨＥＫ细胞２４和４８ｈ后显著增加，ＩＬ．１Ｂ在 ４８ｈ时间点浓度显著上升，ＩＬ－６浓度则有所降低，ＴＮＦ－ａ的 浓度变得极低（＜０．０１ｐｇ／ｍ１）。这螳细胞因子的变化说明 ＨＥＫ暴露于ＭＷＮＣＴ后产生了炎症反应，而蛋白的差异表 达则说明纳米碳材料本身具有损伤性，对ＨＥＫ细胞蛋白质万方数据
本科毕业论文 作者：刘俊 专业：应用物理 指导教师：王超男 完成日期：2014年3月
摘要 本课题利用NaBH4还原HAuCl4的方法制备Au胶（Au-NPs），反应前加入十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）作为表面活性剂。之后向金胶中滴加适量乙醇来获得Au的聚集体。Au纳米颗粒的粒径可以通过控制氢硼化钠和氯金酸的比例来调节；通过调节加入乙醇量的多少，可以获得团聚度不同的金聚集体。利用SEM对Au胶和Au聚集体的形貌进行了观察分析；利用UV-Vis吸收光谱对Au胶和Au聚集体的光学性质进行了分析研究；各粒径Au聚集体作为拉曼活性基底，以结晶紫为探针分子研究对比了其SERS光谱，从而找出具有最强拉曼活性的基底。 关键词：Au纳米聚集体；表面增强拉曼散射
ABSTRACT Gold nanoparticles (Au-NPs) could be prepared through mixing Chloroauric acid and sodium borohydride to let the latter reduce the former. And before they are mixed, cetyltrimethylammonium bromide (CTAB) used as surfactant was added. Next, by adding different amounts of ethanol to Au-NPs, a controllable gold nanoparticle aggregate system could be synthesized. The morphology and spectral properties of the gold nanoparticle and its aggregate system were characterized by scanning electron microscopy and UV-visible spectroscopy. Crystal violet was used as probe molecule to study the relationship between the diameter of the gold nanoparticle aggregate and Raman activity with Raman scattering spectroscopy. Key words: Gold nanoparticle aggregate ; Surface enhanced Raman scattering
金纳米粒子在医学领域中的运用 金纳米粒子潜在的细胞毒性是制约其临床应用的一个重要原因，下面是小编搜集的一篇关于金纳米粒子在领域中的运用探究的，供大家阅读借鉴。 金是典型的惰性元素，由金制成的历史文物能够保留几千年的灿烂光泽不变色，如图1所示.金被广泛使用于珠宝、硬币和电子器件等方面.目前，20nm 厚的金薄膜已用在办公室的窗户上，因为它能够在传输大量可见光的同时有效地反射红外光线，并吸收光的热量.因金纳米粒子具有很好的稳定性、易操作性、灵敏的光学特性、易进行表面修饰以及良好的生物相容性，使其广泛应用于食品安全检测、环境安全检测和医学检测分析等领域[1-4].金纳米粒子尺寸范围为1nm~100nm.图2(a)为50nm的金纳米棒，(b)为二氧化硅包覆的金纳米颗粒，其中扇形金纳米粒子尺寸比较小，被二氧化硅包覆后的纳米粒子尺寸大约140nm,(c)为50nm的金纳米笼[5].由于其比较微小的结构，这些颗粒比小分子更能积聚在炎症或肿瘤增长部位.具有高效的光转热属性的金纳米颗粒，可以被应用于特异性地消融感染或患病组织.因金纳米颗粒具有吸收大量X射线的能力，而被用于改善癌症放射治疗或CT(断层扫描)诊断成像.另外，金纳米粒子可以屏蔽不稳定的药物或难溶造影剂，使之有效传递到身体各个部位. 1金纳米粒子在加载药物方面的应用 1.1金纳米粒子可作为内在药制剂 金基疗法有着悠久的历史，这是金自然的优异性能以及其神秘效应引起的药效应用.金基分子化合物已被发现可以显着限制艾滋病病毒的生长[6].目前，搭载药物的金纳米粒子常用于靶向癌细胞[7].将放射性金种子植入肿瘤中，对其内部进行放射疗法，实现近距离放射治疗[7].直径非常小的金纳米颗粒(小于2nm)能够渗透到细胞和细胞区室(如细胞核)[8].金纳米颗粒与其无毒的较大尺寸的表面修饰试剂[8],有杀菌和杀死癌细胞的功效，并有诱导细胞氧化的应激能力，促使损伤的线粒体和DNA相互作用. 最近，人们发现，纳米金(直径5nm)表现出抗血管生成性质(抑制新血管的生长).这些纳米颗粒可选择性结合肝素糖蛋白内皮细胞，并抑制它们的表面活性.因为上述纳米金的大小和生物分子或蛋白质差不多，在生理过程中，它们也可以相互修饰或作用，尤其在细胞和组织内.最近，El-Sayed和他的同事针对恶性生长与分裂的细胞核，已探索出微分细胞质. 通过将金纳米粒子聚集于细胞表面，从而认识到整合肽序列(细胞质交付)和核内蛋白(核周交付)，并通过金纳米颗粒选择性地靶向恶性细胞，他们已证明凋亡效应(DNA的双链断裂).另外，使用类似的研究策略，已发现金纳米粒子可选择性地发挥抗增殖和放射增敏效应. 1.2基于金纳米粒子的光热疗法
纳米材料属于纳米技术中的一种，是一种很特殊的材料。物质到纳米尺度以后，大约是在0.1—100纳米这个范围空间，物质的性能就会发生突变，出现特殊性能。纳米材料指的就是这种尺度达到纳米单位的、具备特殊性能的材料。它在现实生活中的应用广泛，包含以下几点： 1、纳米磁性材料 在实际中应用的纳米材料大多数都是人工制造的。纳米磁性材料具有十分特别的磁学性质，纳米粒子尺寸小，具有单磁畴结构和矫顽力很高的特性，用它制成的磁记录材料不仅音质、图像和信噪比好，而且记录密度比γ-Fe2O3高几十倍。超顺磁的强磁性纳米颗粒还可制成磁性液体，用于电声器件、阻尼器件、旋转密封及润滑和选矿等领域。 2、纳米陶瓷材料 传统的陶瓷材料中晶粒不易滑动，材料质脆，烧结温度高。纳米陶瓷的晶粒尺寸小，晶粒容易在其他晶粒上运动，因此，纳米陶瓷材料具有极高的强度和高韧性以及良好的延展性，这些特性使纳米陶瓷材料可在常温或次高温下进行冷加工。如果在次高温下将纳米陶瓷颗粒加工成形，然后做表面退火处理，就可以使纳米材料成为一种表面保持常规陶瓷材料的硬度和化学稳定性，而内部仍具有纳
米材料的延展性的高性能陶瓷。 3、纳米传感器 纳米二氧化锆、氧化镍、二氧化钛等陶瓷对温度变化、红外线以及汽车尾气都十分敏感。因此，可以用它们制作温度传感器、红外线检测仪和汽车尾气检测仪，检测灵敏度比普通的同类陶瓷传感器高得多。 4、纳米倾斜功能材料 在航天用的氢氧发动机中，燃烧室的内表面需要耐高温，其外表面要与冷却剂接触。因此，内表面要用陶瓷制作，外表面则要用导热性良好的金属制作。但块状陶瓷和金属很难结合在一起。如果制作时在金属和陶瓷之间使其成分逐渐地连续变化，让金属和陶瓷“你中有我、我中有你”，便能结合在一起形成倾斜功能材料，它的意思是其中的成分变化像一个倾斜的梯子。当用金属和陶瓷纳米颗粒按其含量逐渐变化的要求混合后烧结成形时，就能达到燃烧室内侧耐高温、外侧有良好导热性的要求。 5、纳米半导体材料 将硅、砷化镓等半导体材料制成纳米材料，具有许多优异性能。例如，纳米半导体中的量子隧道效应使某些半导体材料的电子输运反常、导电率降低，电导热系数也随颗粒尺寸的减小而下降，甚至出现负值。这些特性在大规模集成电路器件、光电器件等领域发挥重要的作用。 利用半导体纳米粒子可以制备出光电转化效率高的、即使在阴雨天也能正常工作的新型太阳能电池。由于纳米半导体粒子受光照射时产生的电子和空穴具有较强的还原和氧化能力，因而它能氧化有毒的无机物，降解大多数有机物，然后生成无毒、无味的二氧化碳、水等，所以，可以借助半导体纳米粒子利用太阳能
金纳米粒子性质 1 金纳米粒子类型 不同形状的金纳米粒子对应着不同的应用目的。目前为止，人们已经制备了多种不同形状的金纳米粒子，主要有棒状，球状，壳状，笼状，多面体，星状等，不同形状的金纳米粒子有着自身独特的优势。例如棒状的金纳米粒子具有良好的光热性能，而笼状的金纳米粒子更适合于内部物质的负载等。 根据金纳米粒子的尺寸可以将其分为金纳米团簇及金纳米晶，通常来说，金属粒子具有一定的导电性，而当金纳米粒子的尺寸小于2 nm时，金纳米粒子的性质由原来的金属导电性质变为了绝缘体性质，因此这个尺寸被称为临界尺寸。通过这个临界尺寸可以将金纳米粒子分成两类：尺寸小于2 nm的金纳米粒子，被称为金纳米团簇；而金粒子的粒径尺寸大于2 nm时，通常被称为金纳米晶。 2 金纳米粒子特性 块状的金在通常被认为是惰性金属，而纳米金却显示出了区别于宏观尺寸的高活性。金纳米粒子作为纳米材料中的贵金属纳米粒子的一类，金纳米粒子除了具有纳米材料的普遍特性之外还具有自身独特的性质，主要表现在以下几个方面： 2.1 表面等离子体共振特性 有较高的比表面积，其表面自由电子较多，自由电子受到原子核的正电荷束缚较小，电子云在表面自由运动，当表面的电子云产生相对于核的位移时，来自电子和核之间的库仑引力会产生一个恢复力，从而产生表面电子云的震荡，振荡频率由四个因素决定：电子密度、有效电子质量电荷分布的形状和大小。表面等离子体（surface plasmons），又被称为表面等离子体激元，是由于金属粒子表面的自由电子的集体谐振而产生。当金属纳米粒子被一定波长的光照射后，入射的光子与表面自由电子相互作用，入射的光子与金属表面自由电子耦合后产生的疏密波。当入射光的振动频率与金属粒子表面的自由电子谐振频率相同时产生的共振被称为表面等离子体共振。 金纳米粒子的表面等离子体共振对光子产生的吸收能够使用UV-vis-vis光谱检测，通过不同的吸收峰值反映金纳米粒子的形貌，大小等特性，实心球形的金纳米粒子具有一个单峰，不同尺寸的金纳米粒子具有的峰位不同，而金棒具有两个典型的吸收峰，分别为横向和纵向，而笼状的金粒子的吸收峰也有别于球状和棒状，而即使同为球形金粒子，壳层结构的金粒子的吸收峰也有很大的区别。金纳米粒子的这种表面等离子体共振特性被广泛应用与检测，传
DNA功能化的金纳米粒子 1 DNA功能化的金纳米粒子及其应用 用DNA分子修饰无机纳米粒子为其在传感，药物和基因传输，光学和能源领域的应用带来了新的机遇。同时利用DNA对纳米颗粒间相互作用的控制，基于DNA的平台也能为构建复杂纳米粒子组装结构提供灵活性和多样性。DNA金纳米粒子复合物(DNA-AuNPs)是一种纳米生物复合物，由内层的纳米粒子和外层的DNA组成，起到了连接生物体系和纳米材料的作用。上世纪九十年代中期，Mirkin研究组和Alivisatos研究组在他们的开创性工作中，首次报道了DNA功能化的金纳米粒子体系。Mirkin等人合成了13 nm的金纳米粒子(在溶液中呈现均一的红色，紫外吸收峰波长为520 nm)，然后将末端为巯基修饰的DNA通过S-Au化学键相互作用固定到金纳米粒子表面得到DNA．金纳米粒子复合物(图1．9)，后来他们将这种复合物重新命名为球形核酸(spherical nucleic acid，SNA)。由于这种DNA修饰的金纳米粒子复合物既具有金纳米粒子的光学和物理化学特性，又具有DNA分子的可编程特性和生物特性，自从Mirkin等人的开创性工作发表以来，DNA功能化的金纳米粒子发展应用迅速，已经被广泛应用于生物传感，离子检测，核酸比色检测，金纳米粒子结晶组装，生物成像等领域。 图1．9 Spherical nucleic acid(SNA) conjugates. 1.1 DNA功能化的金纳米粒子在核酸检测中的应用 基因突变的检测可以为诊断提供重要的目树，使人们对用于包括癌症在内的许多疾病早期诊断的核酸检测越来越感兴趣。荧光和放射性检测读出方法(如PCR，PT-PCR，分子印迹法，以及高密度微阵列法等)是传统的核酸检测方法。金纳米粒子比色法已经被证明是核酸目标链检测方面的一种极具竞争力的检测技术。在金纳米粒子比色法中，待检测目标物直接
2009,Vol.26No.3 化学与生物工程 Chemistry &Bioengineering 58 收稿日期:2008-11-07 作者简介:谭婷婷(1981-),女,湖北武汉人,硕士研究生,主要研究方向:分析化学;通讯联系人:潘祖亭,教授。E 2mail :ed 2 isonttt2005@https://www.doczj.com/doc/051177624.html, 。 纳米材料在生物检测中的应用 谭婷婷,王光寅,潘祖亭,罗运柏 (武汉大学化学与分子科学学院,湖北武汉430072) 摘 要:纳米颗粒是生物医学中研究最多、应用最广的纳米材料,有许多独特的性质。综述了近年来国际上以纳米颗粒为基础的纳米技术在生物传感器及生物检测中的研究成果和进展,介绍了纳米颗粒的制备方法及其在纳米生物传感器和纳米生物芯片中的应用,结合纳米病原微生物检测介绍了有关免疫传感器检测细菌的研究成果,并对该领域的应用前景进行了展望。 关键词:纳米技术;纳米生物学技术;纳米颗粒;纳米生物传感器;生物检测 中图分类号:O 614 TB 383 文献标识码:A 文章编号:1672-5425(2009)03-0058-04 纳米生物技术是纳米技术与生物技术交叉渗透形成的新技术,是纳米技术的重要组成部分,也是生物医学领域的一个重要发展方向。纳米颗粒通常大于1nm ,是生物医学领域应用最广的纳米材料,也是目前研究得最多的纳米材料之一。纳米颗粒是介于微观与宏观之间的一类新的物质层次,具备许多独特的性质[1],如小尺寸效应、量子尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、体积效应等。实现对纳米颗粒的尺寸大小、粒度分布、形状、表面修饰的控制,以及它们在光电化学中的应用,是纳米颗粒研究的关键。 1 纳米颗粒的制备和修饰 除了纳米颗粒的特性,其组成成分对于它们的适用性也是非常重要的,如纳米颗粒的组成成分不仅决定了纳米探针与被分析物的兼容性和匹配性,也决定了检测精度。最常见用来制备纳米颗粒的原材料是金、硅和半导体(如CdSe 、ZnS 、CdS )等。 金对于纳米生物技术来讲是一种活性材料,因为金纳米颗粒能与巯基发生强的共价键合[2],使得胶态金与巯基标记的生物活性分子结合形成探针可用于生物体系的检测。Frens [3]用柠檬酸三钠还原HAuC 14得到纳米级胶体金颗粒。研究者进一步优化此方法合成了直径在13nm 左右的纳米金。纳米金较容易被改良,因为它具有微弱的带电配体的结合层,能保持稳定;改良纳米金的方法现在已经很优化,适合于大范围的粒径及多种表面组分。借用纳米金表面易被修饰的 特性,Mirkin 提出了一种合成金壳银核的核-壳型纳米颗粒的方法,以薄金壳包裹在银纳米粒子表面,形成一种金外包被的颗粒,它易与烷基修饰的寡核苷酸共价结合,从而形成新型的银/金核-壳探针。该纳米颗粒既保持着银的化学和物理特性,又具有金的稳定性;这种新型纳米探针与纯金体系的探针有完全不同的色度改变,二者可用来检测同一样本中两种不同的目标DNA 。 硅是一种在生物分析中被广泛采用的材料,如生物传感器、生物芯片等。硅可以通过多种加工技术制备纳米颗粒、透明薄膜以及固体平面材料。硅纳米颗粒的制备有两种经典的途径,一种是倒转微乳化法,主要是用来合成染料掺杂硅颗粒和超小磁性硅颗粒;另一种是St/3ber 方法,用于制备纯硅颗粒和有机染料掺杂硅颗粒。所合成硅颗粒的特征可通过尺度、光学或者磁学特性来描述,其粒径可用透射电镜或扫描电镜来确定(一般直径在60～100nm 之间)。染料掺杂硅颗粒中的染料分子可以是双吡啶钌(RuBpy 2)、若丹明、四甲基右旋糖苷以及荧光素右旋糖苷等,这种硅颗粒的大小和光学特性是决定其用途的最主要因素。磁性硅颗粒包括Fe 3O 4/SiO 2和Fe 2O 3/SiO 2两种,其直径大约在2～3nm ;采用超导量子干扰装置(Super 2conducting quant um interference device ,SQU ID )分析其粉末形式,发现磁性硅颗粒的特性接近超顺磁性物质,可见磁性硅颗粒的大小和磁学特性将决定其最佳合成条件。
金纳米粒子的制备方法 由于不同状态的纳米粒子的性质有较大的差异,故人们已经尝试很多方法用简单和多样的合成方法制备特定形貌和大小的金纳米粒子,如纳米线、纳米棒、纳米球纳米片和纳米立方。下面将介绍下目前合成金纳米粒子最常用的方法。 1梓檬酸盐还原法 目前在众多的合成金纳米粒子方法中,最方便的方法是还原Au的衍生物。很长的一段时间最流行的方法是在1951年Turkevitch提出的水溶液中用梓檬酸盐还原HAuCl4的方法,可得到20mn左右的金纳米粒子。金纳米粒子在水溶液中合成的方法主要分为三个步骤:第一,金的盐溶液在适当的溶液中分解;第二,在某种还原剂中还原金的盐溶液;最后,在稳定剂中合成稳定的金纳米粒子。目前,最流行的制备金纳米粒子的方法是在加热的条件下,在水溶液中用梓檬酸盐还原HAuCl4。对于这个方法,通过改变金的浓度和梓檬酸盐的浓度,可以制备出大量的平均粒度的金纳米粒子。 2 Brust-Schiffrin法:两相合成并通过硫醇稳定 人们于1994年提出了合成金纳米粒子的Brust-Schiffrin方法。由于热稳定合成方法简单易行,在不到十年的时间内,此方法在所有领域都有重要的影响。金纳米粒子在有机溶剂中能分散和再溶解,并且没有不可逆的团聚或分解。作为有机分子化合物,它们能很容易的控制和功能化。Faraday的两相合成体系给予合成技术一定的启发,由于Au和S的软性质,这种方法便利用硫醇配体强烈绑住金。四正辛基溴化按作为相转移试剂将AuCV转移到甲苯溶液中,并用NaBH4在正十二硫醇中还原AuCLT。在NaBH4还原过程中,橙色相在几秒内向
深棕色转变(图1): 图1 Au化合物在硫醇溶液中被还原,其Au纳米粒子表面被有机外壳所覆盖 其反应机理如下: 3其它含硫配体 其它含硫配体已经用于稳定金纳米粒子,如黄酸盐和二硫化物等。二硫化物不如硫醇的稳定,但是在催化方面有明显的效果。同样,硫醚不能很好的约束金纳米粒子,但是Rheinhout 团队利用聚硫醚就能很好的解决这个问题。另外,利用碘氧化以硫醇为包覆剂的金纳米粒子,使其分解为金的碘化物和二硫化物。Crook等人利用这一现象制备了以金纳米粒子为模版的环胡精的空心球。 4微乳液,反向胶束,表面活性剂,细胞膜和聚合电解质类 在有或是没有硫醇溶液的情况下,使用微乳液,共聚物胶束,反相胶束,表面活性剂,细胞膜和其它两亲物都是合成稳定的金纳米粒子重要探究领域。用表面活性剂合成的两相系统会引起微乳液或是胶束的形成,将金属离子从水相抽离到有机相,从而维持良好的微环境。表面活性剂的双重角色和硫醇与金纳米粒子的相互作用可以控制金纳米粒子或是纳米晶体的稳定和生长。聚合电解质也广泛用于金纳米粒子的合成。酸衍生的金纳米粒子的聚合电解质包覆剂己经通过带电的聚合电解质静电自组装 得到了。
金纳米颗粒聚集以及金纳米探针-微阵列技术研究进展 逄键涛 文思远 王升启# （军事医学科学院放射与辐射医学研究所，北京100850） 摘 要 金纳米颗粒 （GNP ）探针正引起科学家们越来越多的兴趣。本文主要综述了基于GNP 自组装聚集反应的生物检测和微阵列-金标银染检测的最新进展，对GNP 在电化学等其他领域的研究前沿也进行了探讨。引用文献41篇。 关键词 金纳米颗粒，微阵列，生物检测，评述 2005-08-10收稿；2005-12-03接受 本文系国家863资助项目（No.2004BA519A46） 1 引 言 金纳米颗粒（GNP ）是直径为0.8～250nm ［1］的缔合胶体，具有纳米表面效应、量子效应、宏观量子 隧道效应。按粒子尺寸和聚集情况，GNP 可显示不同的颜色，已被广泛用于光学、电学、电子显微镜检 测的生物分子标记［2］。单个纳米颗粒的尺寸和颗粒间的组装形式，使胶体Au 溶液表现出不同的整体 特征。生物分子可参与到GNP 的聚集和组装过程中， 从而干扰GNP 的原始组装方式。通过胶体Au 溶液最终的物理状态（如颜色、吸光度等）可得到参与组装的生物分子的“质、量”特征，达到检测的目的。另外，GNP 逐渐在生物芯片检测中显现出应用前景。生物芯片技术本身是纳米尺度的分子操作和组装技术，芯片诊断、纳米检测等技术可以在此得到良好的融合。本文着重就GNP 自组装以及GNP 探针-微阵列技术进展作一综述。 2 生物分子辅助的GNP 聚集和组装 2.1 DNA-GNP 探针 灵敏度高、特异性强、快速简单、低成本是生物检测的重要指标。基于GNP 聚集反应的分子诊断方法能满足这些要求。Mirkin 发现DNA 特异杂交可使DNA-Au 颗粒自组装为复合结构，开创了GNP 用 于生物检测的新领域［3］。GNP 经巯基修饰的短链DNA 修饰成为编码探针［4］，溶液中加入目标互补 DNA 后，纳米颗粒发生有序、可逆的聚集反应［5］。聚集后溶液颜色发生红7桃红7紫色变化，几小时出 现桃灰色沉淀（DNA-胶体金沉淀）。该现象是DNA 介导的胶体-胶体键合，其过程是可逆的。系统在没有优化的情况下能检测10fmol 的寡核苷酸。 DNA 修饰的GNP 以非交联结构聚集，对于颗粒表面结合的杂交体末端错配有很好的选择性［6］，可 对单核苷酸多态性（SNP ）进行检测。5个人瘤细胞系的基因组DNA 的检测结果与传统方法（质谱、直接测序）一致。这种方法不需要复杂的设备，为SNP 医护现场诊断、个性化医疗提供了可能。Storhoff 等［7］研究了GNP 距离和光学性质的关系，开发出“杂交-读出”的比色检测方法，鉴别核酸序列。DNA 修饰的金纳米探针识别核酸目标分子后发生颜色变化，可检测到zmol （10-21mol ）级的核酸，不需要目 标分子的扩增或信号放大。S?nnichsen 等［8］采用等离子体耦合对金银纳米颗粒间距进行测量，研究了 金银纳米颗粒二聚体的实时组装以及单个DNA 分子杂交的动力学。 “等离子体标尺”可连续监控分子间距离上限达到70nm ，时间超过50min 。 2.2 非标记DNA 检测 双链DNA （dsDNA ）比单链DNA （ssDNA ）表面负电荷堆积程度高，并且dsDNA 的双螺旋结构使氮（N ）、硫（S ）等对GNP 亲和性高的原子包埋更深，所以ssDNA 和dsDNA 对GNP 有不同吸附力。 Li 等［9，10］据此设计了基于Au 颗粒聚集反应的核酸杂交比色检测方法。ssDNA 可吸附负电荷纳米金颗第34卷 2006年6月 分析化学（FENXI HUAXUE ） 评述与进展 Chinese Journal of Analytical Chemistry 第6期 884～888
2013年10月12日-16日2013年全国高分子学术论文报告会中国上海EP-041 一锅法合成CO2-温度双重刺激响应三嵌段共聚物及其自组装* 刘博文，周航，袁金颖 清华大学化学系，有机光电子与分子工程教育部重点实验室北京 100084本文通过原子转移自由基聚合（ATRP）的方法合成了末端含有β-环糊精（β-CD）的聚甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯（PDMAEMA）链段，通过开环聚合（ROP）的方法合成了末端含有金刚烷（Ada）和碳-碳双键的聚ε-己内酯（PCL）链段，通过可逆加成-断裂链转移自由基聚合（RAFT）的方法合成了末端含有三硫代酯的聚N-异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）链段。之后，利用PNIPAM末端三硫代酯胺解得到的巯基和PCL末端的双键之间的Thiol-ene反应，以及β-CD和Ada之间的主客体相互作用，通过一锅的方法合成了含有两个亲水链段PNIPAM、PDMAEMA和一个疏水链段PCL的三嵌段刺激响应共聚物PNIPAM-b-PCL-b-PDMAEMA。该共聚物同时具有对温度和CO2气体的敏感性，在温度或CO2的刺激下，均可以发生从囊泡体到胶束体的转变。 关键词：一锅法，CO2刺激响应，温度刺激响应，自组装，主客体相互作用 *国家自然科学基金（21174076，51073090）和973项目（2009CB930602）资助 EP-042 液液界面合成 Janus 金纳米粒子及其自组装* 刘冠男，宋晴川，赵汉英 南开大学化学学院化学系，功能高分子材料教育部重点实验室，天津，300071 Janus 纳米粒子是指具有不对称化学组成的一类纳米粒子。Janus 纳米粒子由于结构与组成上的不对称性，在光电材料、药物输送等领域有着独特的应用价值。此外，Janus 纳米粒子还可以进行自组装，形成囊泡等高级结构。近年来，文献报道了多种制备 Janus 粒子的方法，如皮克林乳液法、层层自组装法等，然而，制备直径只有数个纳米的 Janus 纳米粒子仍然富有挑战。本文以聚合物胶体为模板制备了直径约 5nm 的 Janus 金纳米粒子(AuNPs)。Janus AuNPs 的表面不对称修饰着聚苯乙烯（PS）和聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（PDMAEMA）。使用铂纳米粒子（PtNPs）标记的方法证明了 Janus AuNPs 的不对称结构。实验表明，Janus AuNPs可以作为表面活性剂稳定甲苯/酸性水的乳液系统，作为增容剂吸附于 PS/PMMA两相界面。Janus AuNPs 还可以在选择性溶剂中自组装，形成双层片状组装体。关键词：界面，Janus金纳米粒子，自组装 *国家自然科学基金（21174073）资助 319
1 金纳米粒子的合成方法 1.1 物理法 物理法即采用高能消耗的方式将块体金细化成为纳米级小颗粒，主要包括块状固体粉碎法（又称为磨球法或机械研磨法）、气相法、电弧法、金属蒸汽溶剂化法、辐照分解和热分解等。辐照分解包括近红外辐照和紫外辐照。近红外辐照通过使硫醇包裹的纳米粒子的粒径变大，从而可以获得粒径较大的金纳米粒子；紫外辐照通过影响种子和胶束的协同作用，从而控制金纳米粒子的合成。另外，激光消融通过对温度、反应器位置、异丙醇用量、超声场等实验条件的控制，可以合成形貌，粒径不同的金纳米粒子。总之，金纳米粒子合成的关键在于同时精确地控制其尺寸和形貌。通过物理法制备的金纳米粒子虽然纯度较高，但其产量低下，设备成本极高。 1.2 化学法 化学法主要是以金盐为原料，利用还原反应生成金纳米粒子，在形成过程中通过控制粒子的生长从而控制其尺寸。化学法主要包括水相氧化还原法、相转移法（主要为Brust法）、晶种生长法（又称种金生长法）、模板法、反相胶束法、湿化学合成法、电化学法、光化学法。相对物理法而言，化学法制备金纳米粒子所得到的产物粒径均匀、稳定性高，并且易于控制形貌，是最为方便和经济的方法。 1.2.1 水相氧化还原法 水相氧化还原法合成金纳米粒子主要是指在含有Au3+的溶液中，利用适当的还原剂（例如鞣酸，柠檬酸等，还原剂的选择根据所要合成的金纳米粒子的粒径而定），将Au3+还原成零价，从而聚集成粒径为纳米级的金纳米粒子。常见的方法有ＡＡ还原法、白磷还原法、柠檬酸钠还原法和鞣酸－柠檬酸钠还原法。制备粒径在5～12nm的金纳米粒子，一般采用ＡＡ还原或白磷还原HAuCl4溶液；制备粒径在大于12nm的金纳米粒子，则采用柠檬酸钠还原HAuCl4溶液。柠檬酸钠法还原Au3+合成金纳米粒子是最早且应用最为广泛的方法。 1951年，Turkevitch首次报道了柠檬酸钠还原HAuCl4溶液的方法制备金纳米粒子，其粒径分布在20nm左右。基于此，Frens发现，通过控制柠檬酸钠和金的比率来控制金纳米粒子的形成，从而可以得到特定尺寸（粒径可以控制在16～147 nm）的金纳米粒子。经典的Frens法至今仍得到了广泛的使用，用于保护和稳定金纳米粒子的柠檬酸根与金纳米粒子的结合能力较弱，易于被其他稳定剂所取代，因此可用于分析DNA，从而扩大了金纳米粒子的应用领域。
广泛应用于生物免疫检测、蛋白标记、暗场光学成像、荧光增强、表面增强拉曼基底、药物载体等领域的金纳米材料还有一些特殊形状金纳米产品，本次就分享一些特殊形状的金纳米材料。 金纳米链比单个粒子或聚集体有更多优越性。一维形状结构金纳米链的表面等离子共振吸收从单个粒子的500 nm左右的吸收拓展至800 nm以上的近红外区。金纳米链不仅具有良好的生物相容性，而且表现出非常稳定高效的抗肿瘤热疗效果。 中空金纳米壳是由特殊工艺制备的，柠檬酸钠修饰的球形中空，无孔的结构。由于壁厚仅为5 nm，因此金纳米壳的内壁和外壁均具有表面等离激元共振的特性，导致其表面的电磁场进一步增强，因而它们在表面等离子激元共振增强光谱方面有很高的应用前景。
金纳米三角片表现出明显的可以红移到近红外区域的等离子共振吸收峰，这种强烈的吸收使金纳米片在肿瘤热疗、红外吸收涂料等领域表现出潜在的应用价值。 金纳米星具有多个带有尖角的臂，尖角处能产生很高的电场放大，因而它们在生物传感器和表面等离子激元共振增强光谱方面有很高的应用前景。 金银纳米梭子由于在金纳米颗粒中参杂了一些银元素，大大提升了符合颗粒的光学性质。而独特的形貌（两端尖锐）和稳定的金银结构使得这种金银纳米梭子的折射率敏感性和SERS活性有了显著提高，更加适用于生物传感与标记等方面的应用。 金纳米双锥是目前为止光学性能最优的一维金纳米颗粒。单分散性佳，由于其两端尖锐的形状，导致金纳米双锥的电场增强较金纳米棒更优，折射指数灵敏度也远超过金纳米棒。这些性质使得金纳米双锥对各种基于表面等离子激元共振的应用具有极大的吸引力。 上述是对特殊形状金纳米产品的相关介绍，下面介绍一家研发生产纳米材料的公司。南京东纳生物科技有限公司是一家集产学研于一体的高新技术型企业，主要从事纳米材料及生物医学纳米技术，功能微球、体外诊断试剂与仪器等研发
纳米材料在生物医学领域的应用 摘要目前应用于生物医学中的纳米材料的主要类型有纳米碳材料、纳米 高分子材料、纳米复合材料等。纳米材料在生物医学的许多方面都有广泛的应用前景。 关键词纳米材料生物医学应用 1 应用于生物医学中的纳米材料的主要类型及其特性 1.1 纳米碳材料 纳米碳材料主要包括碳纳米管、气相生长碳纤维也称为纳米碳纤维、类金刚石碳等。 碳纳米管有独特的孔状结构[1],利用这一结构特性,将药物储存在碳纳米管中并通过一定的机制激发药物的释放,使可控药物变为现实。此外,碳纳米管还可用于复合材料的增强剂、电子探针(如观察蛋白质结构的AFM探针等)或显示针尖和场发射。纳米碳纤维通常是以过渡金属Fe、Co、Ni及其合金为催化剂,以低碳烃类化合物为碳源,氢气为载体,在873K~1473K的温度下生成,具有超常特性和良好的生物相溶性,在医学领域中有广泛的应用前景。类金刚石碳(简称DLC)是一种具有大量金刚石结构C)C键的碳氢聚合物,可以通过等离子体或离子束技术沉积在物体的表面形成纳米结构的薄膜,具有优秀的生物相溶性,尤其是血液相溶性。资料报道,与其他材料相比,类金刚石碳表面对纤维蛋白原的吸附程度降低,对白蛋白的吸附增强,血管内膜增生减少,因而类金刚石碳薄膜在心血管临床医学方面有重要的应用价值。 1.2 纳米高分子材料 纳米高分子材料,也称高分子纳米微粒或高分子超微粒,粒径尺度在1nm~1000nm范围。这种粒子具有胶体性、稳定性和优异的吸附性能,可用于药物、基因传递和药物控释载体,以及免疫分析、介入性诊疗等方面。 1.3 纳米复合材料 目前,研究和开发无机-无机、有机-无机、有机-有机及生物活性-非生物活性的纳米结构复合材料是获得性能优异的新一代功能复合材料的新途径,并逐步向智能化方向发展,在光、热、磁、力、声[2]等方面具有奇异的特性,因而在组织修