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oe1(光电查) - 科学论文

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出版时间
  • 2019
研究主题
  • A. 银纳米粒子 B. 碳纳米管 E. 原位监测 D. 烧结 F. 电学性能 C. 纳米复合材料
应用领域
  • 复合材料与工程
机构单位
  • Gachon University
114 条数据
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  • 通过表面增强拉曼散射检测附着于银纳米颗粒基纳米复合材料上的<Discosoma>红色荧光蛋白构象变化

    摘要： 蛋白质结构与功能关系的描述仍是分子生物学、生物化学、蛋白质工程和生物电子学的主要研究焦点。无论目标应用如何，当前揭示蛋白质结构与功能关系的策略都涉及蛋白质与非生物有机/无机固体表面的暴露及相互作用。准确描述其潜在机制将阐明蛋白质吸附基础问题，并有助于记录和量化蛋白质天然态在与固体表面相互作用时的构象变化。为此，基于物理的诊断方法应用既合适又需求迫切。 拉曼光谱是目前生物分子识别和单分子级超灵敏分析最常用的方法。但为克服拉曼散射截面小导致的灵敏度限制，需将生物体系与金属纳米结构耦合。通过激发局域表面等离子体共振（LSPR）可激活金属表面附近的强电磁场增强，使散射效率提升数个数量级，从而大幅扩展拉曼光谱在分子光谱、生物分子识别及单分子超灵敏分析中的应用。除传感特性外，这种强电磁增强还可用于探测光激发下的蛋白质构象变化（包括实时监测）。因此自1970年代末发现以来，表面增强拉曼散射（SERS）凭借对不同化学环境中分析物振动特征的显著增强，已成为化学与生物传感的强大可靠工具。 大量资源被投入开发基于金属纳米结构的等离子体基底，以进一步提升电磁增强效果，实现无创、高灵敏、大规模光学传感器。目前已为SERS平台开发了多种金属纳米结构形貌与排布（纳米球、纳米三角、纳米盘、纳米棒、纳米立方等）及耦合构型（二聚体、三聚体、阵列等）。但这些基底通常依赖纳米颗粒在介电表面的自发排列（主要通过化学方法实现），导致大面积分布不均、金属纳米结构与被测分子间距控制不明确、点间差异大、辐照条件下重现性与稳定性差（因光热/光降解过程）。 为克服固体SERS基底制备局限，文献提出了热蒸发、纳米压印光刻-阴影蒸发组合、气体聚集源（GAS）、脉冲激光沉积（PLD）、低能离子束合成（LE-IBS）及等离子体沉积等物理方法。公认银纳米颗粒（AgNPs）是可见光范围内放大局部电子/振动信号的最佳纳米天线，能在光学远场提供独特分子信息。相比金纳米颗粒，AgNPs因带内/带间电子跃迁干扰更小而具有更强等离子体增强效应。此外，AgNPs的使用还涉及蛋白质结构与功能的另一层面——其生物活性。由于抗菌特性，AgNPs可能影响人体健康与环境：其生物活性通过银离子（Ag+）作用及与AgNPs直接接触导致不同细胞位点蛋白质变性（尤其对呼吸链酶和转运通道敏感）。因此需要从两个不同视角研究蛋白质结构与功能关系：(i)利用AgNPs天线效应量化蛋白质构象变化；(ii)分析AgNPs极端化学生物活性诱导的蛋白质构象变化。 本研究旨在通过SERS量化银基纳米复合材料上吸附蛋白质的构象变化，深入理解蛋白质在固体表面吸附的机制。我们聚焦野生型重组红色荧光蛋白（DsRed），该天然荧光蛋白家族成员在分子生物学中用作基因表达报告分子及细胞活动的非侵入性标记物，其潜在应用还包括治疗学、组织再生、生物电子学和蛋白质工程。该家族最广泛表征的成员是绿色荧光蛋白（GFP），而新近从珊瑚Discosoma sp.克隆的DsRed蛋白具有目前已知野生型自发荧光蛋白中最长的激发/发射峰（558nm/583nm）。因其高荧光产率，红色DsRed蛋白既是理解荧光蛋白的重要模型，也是生物医学研究工具，在细胞分子生物学中广泛用于荧光显微镜标记、荧光相关光谱（FCS）和荧光激活细胞分?。‵ACS）。近期发现DsRed适用于设计超稳定可逆光开关以实现超分辨成像，且推测造礁珊瑚的荧光蛋白可能作为调节珊瑚与光合藻类共生关系的适应机制组成部分。发色团附近的构象重排会影响DsRed变体的成熟速度和亮度，因此必须研究影响蛋白质光激发能量传递能力的构象转变。 现有文献报道了DsRed蛋白构象变化研究，但仅通过化学合成模型发色团考察其拉曼指纹（后者因缺乏天然包围发色团的α-螺旋和β-折叠以及共轭π体系延伸范围不同而与野生型DsRed存在差异）。选择化学合成模型发色团的原因是溶液中红光产物产生的未成熟绿光物种会导致谱带指认不清或不完整。本研究的创新点在于使用天然态野生型DsRed蛋白而非模型发色团，且所有已有实验研究均在溶液中进行，尚无固体基底上光照条件下DsRed蛋白结构构象变化的信息。这一空白促使我们研究野生型DsRed蛋白与银基等离子体基底的相互作用，通过分析脱水DsRed蛋白层在干燥自然条件下的特性，采用等离子体工艺制备高度均匀可重复的单层AgNPs-二氧化硅复合等离子体基底，重点实现AgNPs尺寸分布与颗粒间距的大规模精确控制。由此产生的热点分布均匀性保证了该等离子体传感器的重现性与稳定性。 我们进一步展示如何利用AgNPs附近的增强电磁场检测光辐照过程中吸附于等离子体基底蛋白质的存在及其构象变化（电磁场增强因子高达10^5）。该强增强效应使我们能检测到仅80nM浓度的非连续DsRed蛋白溶液层拉曼信号，识别出三种不同的DsRed蛋白在等离子体基底上吸附脱水后的构象。研究发现吸附蛋白质的发色团结构在与光束相互作用时经历光辅助化学转化，导致三种构象间的可逆转变。所提出的时间演化情景支持蛋白质结构与功能关系的动态特性，并证实像DsRed这类具有强内部相干性的蛋白质构象变化具有可逆性。

    关键词： 等离子体激元基底、蛋白质构象、表面增强拉曼散射、等离子体沉积工艺、Discosoma红色荧光蛋白DsRed、银纳米粒子

    更新于2025-09-23 15:22:29

  • 利用安第斯莫尔蒂诺浆果作为还原剂绿色合成单分散银纳米粒子及其光催化活性

    摘要： 莫蒂诺莓（Vaccinium floribundum Kunth）是安第斯山脉特有的富含维生素、多酚类及花青素化合物的果实。本报告描述了利用莫蒂诺莓提取物介导合成银纳米粒子及其光催化性能评估。通过调节莓果提取物用量、pH值和反应时间优化了银纳米粒子的合成条件。银纳米粒子的生物合成主要通过溶液呈现黄色进行初步判断，并经紫外-可见光谱测定确认。采用透射电子显微镜、动态光散射和X射线衍射技术对银纳米粒子的粒径分布、形貌及晶体结构进行表征。所有表征结果表明：所制银纳米粒子具有稳定性好、无团聚、单分散的球形特征，平均粒径20.5±1.5纳米，呈面心立方晶型。为评估光催化活性，以银纳米粒子在日光下降解亚甲基蓝染料（5毫克/升，降解速率常数k=0.00707788分钟?1）作为模型体系，显示出高效的光催化性能。这种绿色环保方法凸显了莫蒂诺莓在绿色纳米技术中的重要性，并为其他安第斯水果在工程应用领域开辟了新途径。

    关键词： 光催化、环保、植物化学物质、莫蒂诺浆果、透射电子显微镜、银纳米粒子

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 基于反锥形金结构并修饰银纳米粒子的灵敏表面增强拉曼散射基底

    摘要： 一种由周期性方形倒金字塔阵列（Klarite）构成且边界表面光滑的微结构金表面，其上沉积了银纳米颗粒（直径：60纳米），形成了具有表面增强拉曼散射活性的基底。以对氨基硫酚为探针分子，比较了沉积银纳米颗粒前后该微结构表面的拉曼活性。实验结果表明：银/对氨基硫酚/Klarite结构的拉曼光谱强度高于银/对氨基硫酚/金膜结构，而银/对氨基硫酚/金膜结构又高于单纯银/对氨基硫酚、对氨基硫酚/Klarite结构及对氨基硫酚/金膜结构——该结论通过数值模拟得到验证。以结晶紫作为测试分子时也获得了相似结果。

    关键词： 反金字塔结构、表面增强拉曼散射、对氨基苯硫酚、银纳米粒子

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 通过热透镜光谱法对选定个人护理产品中离子态和痕量级胶体银的物种形成与测定

    摘要： 采用批处理模式（BM）及与流动注射分析（FIA）联用的共线双光束热透镜光谱检测技术（TLS），对市售宣称含5-30微克/毫升纳米银的个人护理产品中的胶体银进行测定。研究发现，所检样品主要含离子态银（99%以上），而胶体银含量低于1微克/毫升。TLS方法被证实具有快速、精确、高准确度及高灵敏度的特点，其定量限分别为BM-TLS和FIA-TLS配置下的0.30纳克/毫升与1.50纳克/毫升，相对标准偏差不高于1.2%和6.0%。相较于经典分光光度法，所开发的TLS方法对胶体银测定的检出限（LOQ）低近60倍。为验证实际样品分析结果，采用ICP-OES技术测定了总离子银含量。

    关键词： 热透镜光谱测定法、个人护理产品、流动注射分析、银纳米粒子、胶体银

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • 从角果木茎水提物中绿色合成银纳米颗粒

    摘要： 可靠且环保的纳米颗粒生物合成是绿色纳米技术的重要分支。红树植物木榄（Ceriops tagal）具有多种药用特性，利用其介导合成的纳米颗?？山徊皆銮恳┬А１狙芯恳阅鹃サ乃嵛镒魑锘乖林票敢擅卓帕?，通过紫外-可见吸收光谱、透射电子显微镜、能谱分析和X射线衍射确认了金属离子的还原过程。傅里叶变换红外光谱记录了生物还原前后植物提取物官能团的变化?？帕Ｐ纬啥ρ苁奔洹⑽露群徒鹗粞闻ǘ扔跋?。紫外-可见光谱在455 nm处出现特征峰，透射电镜与X射线衍射结果揭示了合成纳米颗粒的形貌、尺寸及结构，这些结果证实了银纳米颗粒的形成。

    关键词： 红树林、银纳米粒子、水提取物、角果木

    更新于2025-09-23 15:21:21

  • AgNPs@ZIF-8复合材料的可控合成：一种高效降解亚甲基蓝和刚果红的非均相光催化剂

    摘要： 利用新型金属基复合材料进行有机染料的光催化降解是减少水污染最具吸引力和可持续性的方法之一。本研究通过原位生成银纳米颗粒（AgNPs）和沸石咪唑酯骨架结构材料（ZIF-8），展示了简便的AgNPs@ZIF-8合成方法，并采用粉末X射线衍射（PXRD）、X射线光电子能谱（XPS）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）对不同银含量（标记为SZ、SZ1、SZ2、SZ3）的复合材料进行了表征。透射电镜（TEM）和能量色散X射线光谱（EDX）分析证实了ZIF-8基质中AgNPs（SZ中粒径为96 nm，SZ1至SZ3中为17.32±2.35 nm）的包覆/修饰。Brunauer-Emmett-Teller（BET）吸附-脱附研究表明，由于SZ中包裹了大量银纳米颗粒，其比表面积（982 m2/g）小于SZ1至SZ3。合成的复合材料在空气和氮气氛围中热稳定性高达400°C。与ZIF-8相比，AgNPs@ZIF-8因其大比表面积、高孔隙率和独特的协同效应，展现出优异的有机染料光催化降解效率。在pH≥7条件下，SZ2对亚甲基蓝（MB）的降解率达97.25%，对刚果红（CR）达100%。此外，通过GC-MS分析了降解产物片段，并探讨了可能的降解机制。

    关键词： 银纳米粒子，有机污染物，光催化剂，非均相催化，复合材料

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 基于银纳米粒子的光学传感器用于药物测定：过去十年的研究进展概述

    摘要： 本综述聚焦于基于银纳米粒子（Ag NPs）的光学纳米传感器，并展示了其过去十年在药物化合物检测中的应用。这类光学传感器因成本低廉、操作简便（无需复杂昂贵的仪器设备）而备受分析领域关注。本文系统回顾了2010至2020年间基于Ag NPs的光学方法用于药物化合物检测的研究进展，将报道的光学方法归纳为四类：分光光度法、荧光光谱法、散射法和化学发光法。文中详细阐释了Ag NPs在这些方法所采用的不同传感平台中所发挥的差异化作用，并按功能分类汇总了相关分析方法的参数指标。期望本综述能推动该领域采用类似纳米结构的进一步研究。

    关键词： 银纳米粒子，光学传感器，药物化合物

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • [2018年IEEE第八届纳米材料：应用与性能国际会议(NAP) - 乌克兰扎托卡(2018.9.9-2018.9.14)] 2018年IEEE第八届纳米材料：应用与性能国际会议(NAP) - 激光辐射激活银纳米粒子抗菌活性的研究

    摘要： 已知银纳米粒子具有抑制和杀菌作用，在开发针对病原微生物的新型抗菌物质中发挥着重要作用。本文研究了银纳米粒子对两种不同细菌培养物（大肠杆菌和金黄色葡萄球菌）的最低杀菌浓度，以及利用激光照射增强其抗菌活性的可能性。研究发现，银纳米粒子溶液浓度≥3120微克/毫升时会导致所研究的两类微生物死亡。激光照射后的纳米粒子分散体能在更低浓度下抑制金黄色葡萄球菌。

    关键词： 表面等离子体共振、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、杀菌性能、银纳米粒子

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • InGaN/GaN多量子阱结构中等离子体Dicke效应的空间范围

    摘要： 等离子体激元迪克效应指的是多个发光体在与金属纳米结构的同一表面等离子体（SP）模式同时耦合时所产生的一种协同发射机制，从而实现更高的集体发射效率。本文中，我们比较了一系列具有不同量子阱周期数的SP耦合InGaN/GaN量子阱（QW）结构的发射效率增强情况，以展示与等离子体激元迪克效应一致的发射行为。整体发射效率的相对增强随着量子阱周期数的增加而提升，直至达到一个临界值，超过该值后增强效果开始下降。这一临界量子阱周期数对应于多量子阱系统中等离子体激元迪克效应的有效作用深度范围，同时也代表了为最大化SP耦合效应而优化的量子阱结构。通过测量内量子效率和时间分辨光致发光，我们比较了不同量子阱周期数的蓝光和绿光量子阱结构在由表面银纳米颗粒诱导的SP耦合下的增强发射效率。

    关键词： 多量子阱，内量子效率，银纳米粒子，表面等离子体耦合，等离子体迪克效应，时间分辨光致发光

    更新于2025-09-23 15:21:01

  • 硫醇功能化光纤锥上传感层制备的新策略及其作为表面增强拉曼散射探针的应用

    摘要： 该研究提出了一种制备高性能远程传感光纤表面增强拉曼散射（SERS）探针的新策略：通过硫醇功能化二氧化硅光纤锥，并进一步原位成核生长银纳米颗粒（AgNPs）。采用商用便携式拉曼光谱仪检测时，所制光纤探针能有效识别分析物4-氨基硫酚（4-ATP），其检测限（LOD）低至2.15×10?11 M。同时，该光纤探针展现出良好重现性（相对标准偏差RSD为7.6%），且在室温下保持信号稳定性超过一个月。该方法为集成灵敏度、重现性与稳定性优势的光纤SERS探针制备提供了新思路，在实际SERS应用中具有重要潜力。

    关键词： 巯基功能化、表面增强拉曼散射性能、探针、银纳米粒子、光纤

    更新于2025-09-23 15:21:01