《套用於分析細胞內環境的SERS納米光纖探針系統研究》是依託上海大學，由陳振宜擔任項目負責人的專項基金項目。
基本介紹
- 中文名：套用於分析細胞內環境的SERS納米光纖探針系統研究
- 項目類別：專項基金項目
- 項目負責人：陳振宜
- 依託單位：上海大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
本項目基於納米金屬表面增強拉曼效應和熔錐光纖漸逝波激發原理，研究一種高靈敏度、高空間解析度的納米光纖表面增強拉曼散射（Surface Enhanced Raman Scattering， SERS）探針樣機系統，以滿足當前生物細胞科學研究的需求，為其提供一種針對細胞內環境參量，可進行線上、實時、遠程、高靈敏、高空間解析度分析的科學儀器原型。主要研究內容包括：納米熔錐光纖的理論設計，及熔錐納米光纖探針形態控制關鍵技術；納米金屬增強基底的合成技術；基於原子層沉積技術（Atomic Layer Depostion，ALD）的納米金屬表面修飾機理，探索具有表面修飾的納米金屬增強基底的SERS理論模型以及核心製備技術；並基於該SERS探針的原型樣機，對人乳腺癌細胞MCF-7內環境的SERS信號進行檢測。本研究成果將成為生化分析技術的新型檢測儀器，為我國生化領域原始創新工作的開展構建一個高端技術平台。
結題摘要
拉曼光譜是基於分子振動的光譜，能在分子和細胞水平上診斷疾病，是實現生化檢測最重要的技術之一。諸多研究證明，癌細胞與正常細胞相比，其拉曼光譜在特徵譜帶上會發生明顯的變化，結合統計分析方法，能夠很好地區分正常組織和惡性腫瘤組織，這對於癌症的早期診斷及細胞生物學研究均具有重要的意義。然而，拉曼信號本身極其微弱。研究各種拉曼散射增強技術，將拉曼光譜套用於實時、原位、線上、在體檢測，一直是研究人員所追求的目標，光纖感測技術為實現這一目標提供了重要途徑。將光纖感測與拉曼光譜探測相結合，已成為當前的研究熱點，獲得納米級小尺寸、高拉曼增強因子的SERS光纖探針，更是為眾多研究機構重點關注和探索的瓶頸問題。 經過三年的理論及實驗研究，目前已圓滿完成了任務要求，取得主要成果包括： 1、在熔錐納米光纖的光傳輸特性、納米顆粒修飾的納米光纖探針實現拉曼增強的機理方面進行了深入研究，建立了納米光纖探針SERS理論模型，分析了電磁場增強效應與探針參數的關係。 2、掌握了納米熔錐光纖以及SERS基底的製備、固化及基於原子層沉積技術的表面修飾工藝，製備了金顆粒、銀顆粒、核殼結構顆粒等納米材料，製得的納米級熔錐光纖探針尖端尺寸達到40.7nm。 3、實現了具有納米尺度的SERS熔錐光纖探針儀器樣機，達到了項目既定目標，經華東國家計量測試中心檢測，拉曼散射增強因子大於10(10)，達到了項目任務書規定的技術考核指標要求。 4、將SERS納米光纖探針系統套用於包括人乳腺癌細胞MFC-7、肝癌細胞SMMC 7721、食管癌細胞Eca-109、肺癌細胞H1299等多種生物樣品的拉曼光譜研究，為後續研究奠定了良好的基礎。 本項目實施過程中，項目組在Optical Materials，IEEE Photonics Technology Letters等國際期刊和本領域重要的國際會議（OFS、APOC、ACP等）上發表（含錄用）論文27篇，其中已有5篇被SCI檢索，12篇被EI檢索。申請發明專利9項，授權國家發明專利8項。培養博士、碩士研究生10名，其中5人已獲得碩士學位畢業。項目組依託“特種光纖與光接入網省部共建國家重點實驗室培育基地”，在項目執行期間建設了錐形光纖製備平台、增強基底製備平台、拉曼檢測平台及細胞培養平台。並通過積極參與相關領域主流國際會議、邀請國外專家訪問等方式，與國內外同行進行深入學術交流合作。
