dna银纳米簇 荧光

第３０卷，第１期　２　０　１　０年１月　光谱学与光谱分析　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｖｏ１．３０，Ｎｏ．１，ｐｐ２２０—２２４　Ｊａｎｕａｒｙ，２０１０　

ＤＮＡ纳米传感器荧光成像技术　

邓楚芸，李佳敏，马万云　

清华大学物理系原子分子纳米科学教育部重点实验室，北京　１０００８４　

摘要把基于量子点的ＤＮＡ纳米传感器模型应用到ＩＣＣＤ荧光显微成像系统中，利用量子点的量子产率　

高、荧光寿命长、激发谱宽而发射谱窄、发射波长可由材料尺寸调谐等特性，以量子点为供体，Ｃｙ５（一种小　

分子荧光染料）为受体，结合ＩＣＣＤ系统的全内反射荧光成像功能、实时成像功能和双通道成像功能，证实　

了ＤＮＡ纳米传感器可以在溶液中检测到含３Ｏ个碱基的单链目标ＤＮＡ片段。实时拍摄了溶液中链霉亲和素　

包被的量子点对两头分别迮着Ｃｙ５和生物素的单链ＤＮＡ片段（Ｃｙ５一ｓｓＤＮＡ－Ｂｉｏｔｉｎ）的捕获过程。并在活的中　

国仓鼠卵巢细胞样品中加入链霉亲和素包被的量子点和Ｃｙ５一ｓｓＤＮＡ－Ｂｉｏｔｉｎ进行实时荧光成像，拍摄到链霉　

亲和素包被的量子点和Ｃｙ５　ｓｓＤＮＡ　Ｂｉｏｔｉｎ进入细胞中并发生ＦＲＥＴ的过程，初步表明了ＤＮＡ纳米传感器　

在活细胞内进行ＤＮＡ（或ＲＮＡ）片段检测的可行性。　

关键词　ＩＣＣＤ；荧光共振能量转移；量子点；ＤＮＡ纳米传感器　

中图分类号：ＴＨ７４　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—０５９３（２０１０）０１—０２２０—０５　

引　言　

ＦＲＥＴ（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　ｒｅｓｏｎａｎｃｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｔｒａｎｓｆｅｒ，荧光共振　

能量转移）技术被誉为“光学尺”【　】，可用于测量纳米量级的　

微观距离，在生物医学检测领域具有广泛应用。而量子点因　其独特的光学性质（如量子产率高、荧光寿命长、激发谱宽　

而发射谱窄，并町通过调整粒子尺寸来得到不同颜色的荧　

光，可用于多色标记等）已成为标记生物大分子的新探针。　

第２　７卷，第８期　２　０　０　７年８月　光谱学与光谱分析　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｖｏ１．２７，Ｎｏ．８，ｐｐ１５５５—１５５９　Ａｕｇｕｓｔ，２００７　

纳米银与表面吸附荧光素的荧光性能的影响　

王悦辉，周　济　，王婷　

清华大学材料科学与工程系，新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室，北京１０００８４　摘要研究了纳米银粒子对表面吸附荧光素（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ，Ｆ１）的荧光性能的影响。Ｆｌ溶液中加入纳米银粒　子，Ｆ１分子包覆在纳米银粒子表面形成　一Ａｇ复合物使纳米银相互桥连形成类似网络的结构，且Ｆ１分子吸　收峰随着纳米银浓度的增加发生红移。纳米银通过产生的强局域场将能量传输给Ｆｌ发光中心，实现了Ｆｌ的　荧光增强，荧光增强效率随着纳米银浓度的增加具有最大值。较大粒径的纳米银使Ｆｌ获得最大荧光增强效　率所需浓度较低且最大荧光增强效率值较高。研究结果表明，纳米银与Ｆｌ问的能量传输主要由Ｆ１分子附近　局域电磁场增强和分子到金属表面无辐射跃迁能量转移过程所决定并与纳米银的浓度、尺寸密切相关。　

关键词纳米银；荧光素；表面等离子共振；强局域场；能量传输　中图分类号：０４８４　文献标识码：Ａ　文章编号：１０００—０５９３（２００７｝０８—１５５５—０５　

引　言　

具有金属性的纳米结构材料（如金属纳米微粒、纳米线　等）可以收集激发光能量，再通过光波与等离子激元共振产　生的强局域场将能量传输给发光体，将可望使发光体的激发　效率和辐射跃迁几率大幅度提高，荧光增强ｌ＿１伽。金属纳米　结构材料与发光体问的能量传输作用通常称为“天线效应　（Ａｎｔｅｎｎａ　ｅｆｆｅｃｔ）”［４］。就金属性纳米结构与发光体构成的系　统中的能量传递等方面的研究，迄今为止已开展了大量的工　作，已经在生物分子检测等方面取得了重要突破［５。］，并被　应用于生物芯片等领域。目前，作为开发下一代生物和化学　传感器技术而成为人们研究的热点。纳米银粒子具有良好的　电子传输特性，其纳米系统在非共振频率下对可见光有较好　的透射性，是进行天线效应的首选材料。采用银岛膜、银溶　胶及银纳米结构阵列与发光体进行能量传输的研究已多有报　道　。　咕吨类染料荧光素（ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｉｎ，Ｆ１）具有较高的发射效　率、高荧光量子产率而被广泛应用于ＤＮＡ杂化、生物分子　检测等方面，其分子结构如图１所示。然而这类荧光素　ＦＯｒｓｔｅｒ距离较小，易自身浓度猝灭，在以往荧光检测过程中　往往控制在较低浓度范围内使用，因荧光强度弱而给检测带　来困难。在Ｆｌ体系中引入金属性纳米结构，则可以利用纳米　结构产生的强局域场使其荧光增强［１　］。Ｍａｌｉｃｋａ等＿１　以　Ｆｌ为荧光探针在银岛膜上进行荧光素标记ＤＮＡ研究，发现　Ｆｌ荧光强度提高了７倍。　

第３　５卷，第１期　２　０　１　５年１月　光谱学与光谱分析　Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ　ａｎｄ　Ｓｐｅｃｔｒａｌ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｖｏ１．３５，Ｎｏ．１，ｐｐ１４６—１５０　Ｊａｎｕａｒｙ，２０１５　

非荧光硫化锌纳米簇的合成与表征　

丁　良　，杨　慧　，席亚楠　，张金超　，申世刚　

１．河北大学基础医学院，河北保定０７１０００　２．河北大学化学与环境科学学院，河北保定０７１０００　

摘要合成硫化锌纳米簇并对其进行表征，建立一种利用硫化锌纳米簇的阳离子交换（ＣＸ）反应检测痕量　

生物分子的方法。采用水热法合成非荧光硫化锌纳米簇（ＮＣＣｓ）并对其进行表征。纳米簇的性能直接影响检　

测结果。通过透射电镜图像和ｘ射线衍射可知，纳米簇是多孔的，可以通过快速阳离子交换反应从纳米簇中　

释放大量的ｚｎ２＋，在锌响应试剂的作用下产生荧光信号进行荧光检测。其晶体的外部比内部排列松散，有　

利于快速阳离子交换，其晶体尺寸大小与加热时间有关。通过比表面积检测法测定纳米簇的表面积和孔径　

表明，最小的纳米簇拥有相对较大的表面积及较高的阳离子交换效率。实验了三种释放方法（酸溶解法、阳　离子交换法和微波辅助阳离子交换法）对ｚｎｚ　释放性能的影响，结果表明，微波辅助阳离子交换法信噪比较　

高，操作简便，可用于硫化锌纳米簇免疫测定法中。比较了ｚ　的释放效率和目标结合力与平均直径之间　

的关系，结果表明纳米簇尺寸为４４　ｍ时表现出最高的阳离子交换效率。结论：所有这些特点，使ＺｎＳ纳米　簇阳离子交换放大器在痕量生物分子检测方面成为高度灵敏、生物相容性好、低廉环保的检测工具。　

关键词纳米簇；信号扩增；阳离子交换；透射电镜；Ｘ射线衍射　

中图分类号：０６５７．３　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６４／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００—０５９３（２０１５）０１—０１４６—０５　

引　言　

超灵敏的生物分子检测方法可以造福于多种领域：包括　临床诊断［１］、生物防御Ｌ２］、食品质量控制Ｌ３］和环境监测。最　

银纳米簇合成：以DNA为模板,利用C碱基与银离子之间的相互作用,可以合成具有强荧光的银纳米簇(Agnanoclusters),其发射波长与DNA模板的序列与结构相关。以DNA为模板的荧光银纳米簇,因其合成方便,荧光信号强且稳定,荧光发射波长可调等优点,受到广泛关注,并已经被应用于化学生物学的各个方面。已有研究表明, 在组成 DNA 的各种碱基中胞嘧啶与

Ag+的结合能力最强,因而Ag+能高选择性地绑定胞嘧啶并形成稳定的DNA 双链结构, 有效限制银核生长[24, 25]. 另外, 考虑到寡聚鸟苷酸的自身易折叠、序列中同时有腺嘌呤和胸腺嘧啶存在易发生杂交导致自身团聚等因素,我们在设计序列时选择了富含胞嘧啶和腺嘌呤的寡聚核苷酸模板用于银纳米簇的合成, 使其能为 Ag+提供足够的结合位点, 从而合成荧光性能优异且稳定性良好的银纳米簇。在 DNA 序列中如果胞嘧啶比例过高易使合成的银纳米簇发生自吸, 降低其发光效率. 因此我们在设计 DNA 序列时既兼顾

Ag+与胞嘧啶的牢固结合,

也要考虑其荧光量子产率, 故使用了含胞嘧啶和腺嘌呤各占 50%的序列. 该序列的最大吸收波长为 260 nm。举例：含巯基药物如卡托普利与银纳米簇之间能通过Ag−S键发生相互作用从而导致银纳米簇的荧光发生静态猝灭.这些新型荧光团的产生强烈的依赖于 DNA 模板序列，通过改变 DNA 序列可产生可见和近红外区间荧光发射带的不同银纳米簇。

这些新型荧光基团的产生强烈的依赖于 DNA 模板序列，通过改变 DNA 序列可产生可见和近红外区间荧光发射带的不同银纳米簇。这些新型荧光团在很多研究领域如光学分析、单分子研究、纳米器件中都具有很大的应用潜力。在当前的工作中，我们发现一种单链寡聚核酸(dC12)保护的荧光银簇的荧光可被 Hg2+离子高选择和灵敏地淬灭，基于此建立了一种简单高效的 Hg2+离子检测方法。我们尝试在杂交 DNA双链里进行银簇合成，设计了包含有一个额外的胞嘧啶环的杂交双链 DNA 为合成模板进行荧光银纳米簇合成，发现荧光银纳米簇的形成对杂交 DNA 双链中胞嘧啶环附近碱基序列有高度依赖性，可以识别单碱基的差异，成功识别了一种典型的单碱基突变－镰刀型细胞贫血症基因突变，联合PCR 基因体外扩增方法，有望将其应用于实际样品检测。还以炭疽致死因子的局部序列为例，拓展研究了银纳米簇形成在识别单碱基差异中的应用。另外，我们还尝试利用银纳米簇作为荧光探针来研究 DNA－药物的相互作用。以几种嵌插分子(包括抗癌药物、染色剂等)和 DNA 的相互作用为模型体系，对银纳米簇作为荧光探针在生物分析中的适用性进行了研究和验证。