Золотые наностержни: синтез, оптические свойства и потенциальные применения в биосенсорике

• Автор: Алексеева, Анна Вячеславовна
• Шифр специальности: 03.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 156 с.

Содержание

Список сокращений

Введение.

Глава 1. Обзор литературы и постановка задач исследования.

1.1 Методы синтеза металлических наночастиц.

1.1.1 Классификация методов синтеза.

1.1.2 Методы синтеза золотых наносфер.

1.1.3 Методы синтеза золотых наностержней.

1.1.3.1 Синтез золотых наностержней с использованием жестких матриц

1.1.3.2 Синтез золотых наностержней на мягких матрицах

1.1.4 Методы синтеза серебряных частиц

1.1.5 Золотосеребряные наночастицы
1.1.6 Модели роста наностержнсй.
1.2 Оптические свойства металлических гидрозолей
1.2.1 Поверхностноплазмонпый резонанс
1.2.2 Оптические свойства сферических наночастиц
1.2.3 Оптические свойства стержнеобразных наночастиц
1.3 Методы исследования наностержней
1.3.1 Микроскопические методы исследования
1.3.2 Оптические методы

1.3.2.1 Спектроскопия поглощения и резонансного светорассеяния
1.3.2.2 Динамическое светорассеяние.
1.4 Биосенсоры на основе металлических наночастиц.
1.4.1 Функционализация металлических наночастиц.
1.4.2 Детектирование биомолекулярных взаимодействий в растворах.
1.4.3 Твердофазные методы анализа.
1.4.4 Одночастичное детектирование методом микроспектрометрии
рассеяния в темном иоле.
1.5 Постановка задач исследования.
Глава 2. Синтез металлических наностержней заданной формы
2.1. Синтез золотых иаиостержпей.
2.2. Синтез золотых наностержней в присутствии ионов серебра.
2.2.1 Приготовление образцов НСт и оптический контроль динамики
синтеза
2.2.2 Управление размерами НСт.
2.3 Сепарирование наночастиц.
2.4. Заключение и выводы по разделу
Глава 3. Оптические свойства золотых наностержней эксперимент и
моделирование .
3.1. Спектры поглощения и дифференциального статического рассеяния.
3.2. Зависимость спектральных свойств от диэлектрического окружения.
3.3. Деполяризация света, рассеянного наностержнями.
3.4. Заключение и выводы по разделу .
Глава 4. Функционализация и применение золотых наностержней в
биосенсорике
4.1 Конъюгаты золотых НСт с белком Л
4.2 Конъюгаты золотых НСт с олиготимидином
4.3 Исследование НСт и их конъюгатов в темном поле микроскопа.
4.3.1 Динамические изменения интенсивности рассеяния наностержней и
наносфер в темном поле микроскопа.
4.3.2 Статическое рассеяние наностержней в темном поле микроскопа
4.4 Заключение и выводы по разделу
Заключение и выводы по диссертации
Список литературы


Параметрами, управляющими формой осевым отношением золотых наностержней, получаемых в мицеллярных растворах ПАВ зародышевым способом, являются концентрация и состав ПАВ, соотношение ионов золота и серебра в ростовом растворе и количество добавляемых золотых зародышей. Применение центрифугирования в градиенте концентрации глицерина позволяет получить фракцию наностержней с минимальным количеством побочных продуктов наносфер и нанопризм кубов. Золотые стержни с толщиной нм и осевым отношением 23 являются оптимальной нанотехнологической платформой для синтеза биоспецифических меток, используемых для детектирования молекулярного узнавания и в темнополевой визуализации биологических структур. Продольный плазмонный резонанс значительно более чувствителен к локальному диэлектрическому окружению наночастиц по сравнению с поперечным и с резонансом наносфер эквивалентного объема. Модуляция интенсивности светорассеяния, регистрируемая с помощью световой микроскопии темного поля, обусловлена трехмерным броуновским движением отдельных золотых наностержней и потенциально может быть использована при разработке нового динамического типа биосенсоров. На защиту выносятся только те положения и результаты экспериментов, основная идея которых принадлежит автору и в получении которых роль автора была определяющей. Все основные экспериментальные результаты диссертации, прежде всего касающиеся исследования механизмов синтеза наностержней, получены лично автором. Постановка задач исследования и обсуждение экспериментальных результатов проведены под руководством д. В.А. Богатырева. Интерпретация оптических измерений и расчетов выполнена при участии проф. Н.Г. Хлебцова. Теоретические расчеты выполнены совместно с аспирантом Трачук Л. А., к. Хлебцовым Б. I I. Хлебцовым Н. Г. Измерения деполяризации лазерного рассеяния и эксперименты по методу динамического светорассеяния проведены совместно с к. Хлебцовым Б. Н. Работы по функционализации частиц выполнены совместно с д. Дыкманом Л. Работа выполнена на кафедре биофизики Саратовского государственного университета им. Н. Г. Чернышевского и в Лаборатории биосенсоров на основе наноразмерных структур ИБФРМ РАН в рамках плановой госбюджетной темы НИР Развитие методов светорассеяния и электрооптики применительно к анализу природных и синтетических дисперсных систем науч. Хлебцов Н. Г., гос. Данные исследования поддерживались фантами РФФИ проекты Мо 0, 6, 4 и 6 и совместным фантом фонда и Минобразования РФ 6. ИБФРМ РАН . По теме диссертации опубликовано работ, в том числе 4 статьи в рецензируемых зарубежных журналах и журналах РАН и 3 статьи в зарубежных изданиях. Структура диссертации такова. Вторая глава посвящена оптимизация технологии получения золотых наностержней и исследованию физикохимических параметров, влияющих на размер и геометрию частиц. В третьей главе проведено теоретическое и экспериментальное исследование оптических свойств золотых наностержней на основе комбинированного использования спектроскопии поглощения, дифференциальной спектроскопии статического рассеяния света и динамического светорассеяния. А и тиолированными олигонуклеотидами, рассмотрены статический и динамический режимы анализа наностержней методом микроскопии темного поля. Диссертационная работа изложена на 5 страницах, содержит рисунков, 5 таблиц, и 9 литературных источников. Глава 1. В свою очередь, конденсационные методы подразделяются на методы физической конденсации метод испаренияконденсации и химической конденсации метод восстановления из растворов и метод восстановления в микроэмульсиях. Основной принцип конденсационных методов, а именно создание высокой степени пересыщения атомарного металла, был хорошо известен уже с середины XIX века и связан, в первую очередь, с именами Фарадея I и Жигмонди . При методе испаренияконденсации проводят испарение металла в поток инертного газа. Затем поток несущего газа с парами металла подается в камеру, температура стенок которой меняется заданным образом. Характер изменения температуры рассчитывается с учетом уравнений тепло и массопереноса, а также кинетики нуклеации для обеспечения необходимой скорости конденсации паров металла, при которой частицы до снятия пересыщения успевают вырасти до требуемых размеров.