银纳米粒子簇的设计、 制备和表面增强拉曼光谱

通过匹配激光光斑直径与胶体微球的尺寸, 设计制备了银纳米粒子的表面增强拉曼散射(SERS)基底, 并将其用于研究单个银纳米粒子簇的表面增强拉曼光谱. 在制备纳米粒子的过程中, 考察了等离子体刻蚀时间与银沉积厚度对“单”银纳米粒子结构与形貌的影响. 将吡啶、 巯基苯和罗丹明R6G作为SERS探针分子, 研究了其SERS效应, 通过荧光共振能量转移(FRET)机理, 实现了染料分子在单银纳米粒子簇上的SERS效应. SERS光谱测试与相关计算结果表明, 单个银纳米粒子簇的拉曼增强因子能够达到约10⁶.     

复合SERS基底的构建及性质

通过自组装方法以对巯基苯胺(PATP)为偶联分子, 在石英基片上构筑了多种形貌的银钠米粒子单层结构和三明治结构. 研究了组装膜在不同激发线下表面增强拉曼散射(SERS)的增强差异. 研究结果表明, 单层基底和三明治基底中偶联分子的SERS信号因银纳米粒子间的电磁场耦合而显著增强, 且在三明治结构中增强更加明显. 对复合SERS基底增强因子进行计算可知, 复合SERS基底的表面等离子体共振(SPR)峰与激发线的匹配程度越好, 其增强因子越大. 在三明治结构中更易发生PATP分子转变为对巯基偶氮苯(DMAB)分子的激光诱导催化偶联反应. 另外, 该激光诱导催化偶联反应与激发波长密切相关.     

铬酸根离子的SERS检测及磁分离研究

介绍了一种基于表面增强拉曼光谱技术(SERS)的简单快速检测低浓度铬酸根离子的方法. 通过介质中水与铬酸根离子以及修饰在金基底和金纳米粒子表面的羧酸根形成氢键而构建“巯基苯甲酸-金基底/铬酸根-水/巯基苯甲酸-金纳米粒子”三明治结构. 通过检测标记分子的SERS信号判断溶液中是否存在铬酸根离子. 研究表明标记分子的SERS强度与铬酸根离子的浓度有关, 随浓度增加SERS强度呈非线性增强, 在10^－9 mol/L出现转折点. 利用以上三明治结构, 通过引入功能化的Fe₂O₃@Au核壳磁性纳米粒子, 利用外加磁场可富集分离溶液中的铬酸根离子, 经SERS 检测表明10^－5 mol/L的铬酸根离子磁分离后其浓度降低了约4～6个数量级.     

Ag/ZIF-90自组装薄膜的制备及SERS活性研究

合成了金属有机框架化合物沸石咪唑框架-90(ZIF-90)溶胶和ZIF-90晶体薄膜,分别以这2种材料为基底,制备出了Ag@ZIF-90复合材料和Ag/ZIF-90自组装薄膜.通过傅里叶变换红外(FT-IR),X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)对产物进行表征,分析了它们的形貌和结构特征.以罗丹明6G(R 6G)作为检测分子,对所制备材料的表面增强拉曼散射(SERS)性能进行测试.结果表明制备出的Ag/ZIF-90自组装薄膜具有好的SERS性能,而ZIF-90本身的拉曼峰并不会对Ag/ZIF-90自组装薄膜的SERS检测效果产生影响.这种材料可以作为一种较好的表面增强拉曼(SERS)活性基底,在农药残留检测方面具有很好的应用前景.     

两种卟啉化合物在Ag溶胶表面的紫外-可见吸收光谱和表面增强拉曼散射光谱研究

表面增强拉曼散射(SERS)自1974年被Fleischmann等^[1]发现以来,日益受到人们的重视.通过SERS谱图分析,可以获得物质结构及其与基体作用的信息.由于SERS可使拉曼信号增强10⁵~10⁶倍^[2],并且在某些情况下银胶还能使表面吸附质的荧光猝灭^[3,4], SERS常用来检测一些普通拉曼光谱难以检测的样品和考察界面络合物的形成.     

银纳米片在无纺布纤维上的可控组装及其SERS效应

以无纺布(NWF)为支撑基体, 采用两步化学合成法在NWF上原位构建了由间隙为20~110 nm Ag纳米片(AgNS)组装成的AgNS@NWF微纳结构. 扫描电子显微镜(SEM)分析表明, AgNS@NWF具有特殊的层级结构, 该结构可用于表面增强拉曼散射(SERS)研究. 实验结果表明, AgNS@NWF微纳结构具有良好的SERS灵敏度和优异的信号可重现性. 将罗丹明6G(R6G)作为SERS探针分子, 发现R6G的SERS特征峰强度的对数值与R6G水溶液的浓度对数值呈良好的线性关系, 最低检测限可达1×10^?10 mol/L, 表明AgNS@NWF微纳结构具有良好的SERS灵敏度; 当R6G水溶液的浓度为1×10^?5, 1×10^?6和1×10^?7 mol/L时, 610 cm^?1处谱带拉曼散射强度的相对标准偏差分别为3.57%, 3.67% 和8.46%, 优于或接近于以往研究, 表明AgNS@NWF微纳结构具有优异的信号可重现性. 将3-巯基丙酸和三聚氰胺作为SERS的检测分子, 最低检测限分别为1×10^?5和1×10^?6 mol/L. 本文为制备灵敏度高、 信号可重现性优异的SERS基底提供了一种简单、 快速、 成本低廉的方法, 在生物检测和环境监测中具有潜在的应用价值.     

介孔SiO2薄膜与金银合金薄膜相结合的大面积、高性能SERS基底

通过对涂布在金银合金薄膜表面的硅基凝胶膜进行高温热处理首次制备出均匀的大面积表面增强拉曼散射(Surface Enhanced Raman Scattering, SERS)基底. 利用扫描电子显微镜观测到由硅基凝胶膜经高温脱模形成的介孔二氧化硅薄膜具有表面开口结构, 基底的X射线能量色散(EDX)谱揭示了高温热处理引起金银合金薄膜中的银原子流失, 从而导致薄膜的纳米构造. 通过测试基底对Nile blue (NB)和Crystal violet (CV)拉曼活性分子的SERS光谱, 观测到在玻璃衬底与50 nm厚的金银合金薄膜之间插入20 nm厚金薄膜能够显著提高基底的SERS增强因子. 测试了基底在水溶液样品(50 nmol·L^-1 CV)中的浸渍时间对SERS信号的影响, 结果指出SERS信号随浸渍时间的增加而增强并在30 min后达到稳定, 15 min浸渍时间对应的SERS信号强度达到其稳定值的85%. 比对实验指出CV的SERS光谱与其溶液的常规拉曼光谱的峰位完全一致, 揭示了介孔二氧化硅薄膜能够有效阻止SERS基底的金属成份对待测分子拉曼指纹谱的干扰. 实验还证明了这种新型SERS基底对水溶液中NB的探测下限可达1 nmol·L^-1.     

Ag/ZIF-90自组装薄膜的制备及SERS活性研究

合成了金属有机框架化合物沸石咪唑框架-90(ZIF-90)溶胶和ZIF-90晶体薄膜,分别以这2种材料为基底,制备出了Ag@ZIF-90复合材料和Ag/ZIF-90自组装薄膜。通过傅里叶变换红外(FT-IR),X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)对产物进行表征,分析了它们的形貌和结构特征。以罗丹明6G(R 6G)作为检测分子,对所制备材料的表面增强拉曼散射(SERS)性能进行测试。结果表明制备出的Ag/ZIF-90自组装薄膜具有好的SERS性能,而ZIF-90本身的拉曼峰并不会对Ag/ZIF-90自组装薄膜对目标分子的SERS检测效果产生影响。这种材料可以作为一种良好的SERS检测基底,在农药残留检测方面具有很好的应用前景。     

Ag纳米粒子在TiO2四棱柱阵列上的可控生长及其SERS效应

采用水热法在导电玻璃FTO导电面上沉积TiO₂四棱柱阵列; 并以其为基体, 分别采用聚乙烯基吡咯 烷酮(PVP)还原Tollens试剂以及柠檬酸三钠(TSC)还原硝酸银溶液, 将Ag纳米粒子(AgNPs)沉积在TiO₂四棱柱阵列上形成TiO₂@AgNPs-PVP和TiO₂@AgNPs-TSC微纳结构作为表面增强拉曼散射(SERS)基底. 实验结果表明, Ag纳米粒子在TiO₂四棱柱阵列上的尺寸和分布可通过改变Tollens试剂的浓度和TSC还原硝酸银溶液的反应时间来调控, 进而优化基底的SERS灵敏度. TiO₂@AgNPs-PVP微纳结构对罗丹明6G(R6G)的检出限为10^-12 mol/L, 对低活性小分子三聚氰胺的检出限为0.01 mg/mL; TiO₂@AgNPs-TSC微纳结构对R6G的检出限为10^-10 mol/L, 对三聚氰胺的检出限为0.01 mg/mL. TiO₂@AgNPs-PVP和TiO₂@AgNPs-TSC微纳结构基底的SERS活性、 循环可回收性与还原剂种类紧密相关: 包覆在Ag纳米粒子上的PVP可以作为隔离层避免Ag纳米粒子直接接触, 防止电磁场耦合作用减弱, 增强基底的SERS活性; 同时, PVP是一种水性聚合物, 有较强的亲水性, 作为循环可回收SERS基底使用时, 吸附小分子物质清洗难度较大.     

山莓状Au-树脂微球的制备及SERS性能

采用抗坏血酸在室温下液相还原AuCl₄^--阴离子交换树脂微球, 同时实现Au微柱的形成及在树脂表面的阵列型组装, 低成本高通量地得到山莓状Au-树脂微球; 以苯硫酚为探针考察了山莓状Au-树脂微球用作表面增强拉曼散射(SERS)活性基底的性能, 结果表明, Au-树脂微球具有良好的Raman增强效应(增强因子EF达到10⁸～10⁹量级), 且有很高的重现性和稳定性, Raman信号强度和EF的相对标准偏差(RSD)为(35±5)%.     

Effect of Graphene Characteristics on Morphology and Performance of Composite Noble Metal-Reduced Graphene Oxide SERS Substrate

Graphene/noble metal substrates for surface enhanced RAMAN scattering (SERS) possess synergistically improved performance, due to the strong chemical enhancement mechanism accounted to graphene and the electromagnetic mechanism raised from the metal nanoparticles. However, only the effect of noble metal nanoparticles characteristics on the SERS performance was studied so far. In attempts to bring a light to the effect of quality of graphene, in this work, two different graphene oxides were selected, slightly oxidized GOS (20%) with low aspect ratio (1000) and highly oxidized (50%) GOG with high aspect ratio (14,000). GO and precursors for noble metal nanoparticles (NP) simultaneous were reduced, resulting in rGO decorated with AgNPs and AuNPs. The graphene characteristics affected the size, shape, and packing of nanoparticles. The oxygen functionalities actuated as nucleation sites for AgNPs, thus GOG was decorated with higher number and smaller size AgNPs than GOS. Oppositely, AuNPs preferred bare graphene surface, thus GOS was covered with smaller size, densely packed nanoparticles, resulting in the best SERS performance. Fluorescein in concentration of 10⁻⁷ M was detected with enhancement factor of 82 × 10⁴. This work demonstrates that selection of graphene is additional tool toward powerful SERS substrates.     

S2 → S0 fluorescence in an aromatic thioketone, xanthione

In addition to the red phosphorescence (T₁(³ A₂n, π^*) → S₀) xanthione exhibits in solution an emission with a maximum at ≈ 23 000 cm⁻¹ and φ_f(298°) = 5 × 10⁻³. It is shown that this emission is fluorescence from the second excited singlet state (S₂ (¹A₁ π, π^*) → S₀).     

Subcellular localization of docosahexaenoic acid and arachidonic acid ω-hydroxylation activity in the brain, liver and colonic adenocarcinoma

A homogenate of rat brain, rat liver or human colonic well differentiated adenocarcinoma was prepared in 250 mM sucrose isoosmolaric buffer (pH 7.6) and fractionated by differential centrifugation at 10³, 10⁴ and 10⁵ g. Each precipitate or supernatant was incubated with NADPH and docosahexaenoic acid or arachidonic acid as a substrate for 30 min at 37°C under aerobic conditions. ω-Hydroxydocosahexaenoic acid or ω-hydroxyeicosatetraenoic acid from an incubation mixture was detected by reversed-phase high-performance liquid chromatography-thermospray mass spectrometry with selected-ion monitoring. ω-Hydroxy polyunsaturated fatty acids were characterized by high intensity of the molecular ion (MH⁺) although common hydroxy polyunsaturated fatty acids were characterized by high intensity of the MH⁺ - H₂O ion. For the rat brain, ω-hydroxylation activity (the amount of ω-hydroxy product produced in 30 min) was concentrated to a 103 g precipitate although the specific activity (the activity per 1 mg of protein) in the 10³ g precipitate did not indicate superiority over other fractions. However, the specific activity of the rat brain increased on addition of a 10⁴ or 10⁵ g precipitate. For the rat liver, although ω-hydroxylation activity was concentrated to a 10³ g precipitate, the specific activity was concentrated to a 10⁵ g precipitate and the Subcellular localization differed from that of rat brain. In the human colonic well differentiated adenocarcinoma, although ω-hydroxylation activity was relatively high in the 10³ g supernatant, the specific activity was relatively high in the 10³ and 10⁵ g precipitates. These results suggest that there is a difference regarding subcellular localization of the ω-hydroxylation activity depending on the species of the organs.     

Silver nanoparticles embedded temperature-sensitive nanofibrous membrane as a smart free-standing SERS substrate

Silver nanoparticles (AgNPs) embedded temperature-sensitive nanofibrous membrane as SERS substrate is capable of real-time monitoring the reduction of 4-nitrothiophenol into 4-aminothiophenol catalyzed by its embedded AgNPs, and the detected intermediate indicates that the reaction proceeds via a condensation route.     

葡聚糖分子量和接枝度对阿霉素/白蛋白-葡聚糖纳米粒子体外抗肿瘤效果的影响

以Maillard反应制备的牛血清白蛋白-葡聚糖共价接枝物作为载体, 通过调节混合溶液的pH值和温度制备负载阿霉素的白蛋白-葡聚糖纳米粒子. 利用分子量为5×10³, 10×10³和62×10³的葡聚糖制备了多种共价接枝物, 研究了共价接枝物分子量对载药纳米粒子的粒径和稳定性及载药量的影响. 用短链葡聚糖(分子量5×10³和10×10³)制备的纳米粒子粒径为60 nm左右, 用长链葡聚糖(分子量62×10³)制备的纳米粒子粒径约为200 nm; 阿霉素的包埋效率为81%~98%, 包埋量为7.4%~16.9%. 细胞实验结果表明, 共价接枝物具有很好的生物相容性; 与自由阿霉素相比, 纳米粒子可以促进阿霉素进入人口腔上皮癌细胞; 受缓释性质的影响, 纳米粒子在低浓度时的细胞毒性要小于自由阿霉素. 与长链葡聚糖纳米粒子相比, 接枝度高的短链葡聚糖纳米粒子由于具有较小的粒径、 密集的葡聚糖分子刷表面、 一定的自由阿霉素浓度和较快的阿霉素释放速率, 因而更容易进入细胞并具有更好的体外抗肿瘤活性.     

芘基查尔酮的合成及三阶非线性光学性质

合成了一种新的具有潜在应用价值的非线性光学(NLO)有机材料1-(芘-1-基)-3-(4-二甲氨基苯基)丙烯酮(PMAK),并通过 NMR、IR、MS和元素分析等技术手段进行了表征。 采用溶液Nd:YAG激光技术测定了PMAK的三阶非线性光学性质并确定了相关参数。 纳秒实验结果:折射率n₂=-3.5×10^-17 m²/W,吸收系数β=7.0×10^-10 m/W,极化率χ⁽³⁾=2.54×10^-11 esu,分子超极化率γ=3.44×10^-30 esu;皮秒实验结果:n₂=-2.8×10^-18 m²/W,β=8.3×10^-11 m/W,χ⁽³⁾=2.49×10^-12 esu,γ=3.33×10^-31 esu。     

Simulated T ← S spectra of benzaldehydes as a function of the energy gap between the ππ and nπ levels

The T_1,2 ← S₀ spectra of benzaldehydes have been studied as a function of the energy separation between the vibrationless levels. It is shown that the spectra are very complicated in the region of ΔE[T₂⁰(nπ^*)-T₁⁰(ππ^*)] = 250–400 cm⁻¹, reflecting effective vibronic interferences between T₂⁰(0-0) and each of the ν₃₆-ν₃₃ out-of-plane vibrational levels of T₁⁰(ππ^*). The simulated spectra correspond to the observed spectra. In the case of T₁⁰ = ³nπ^* and T₂⁰ = ³ππ^* the spectral change is not so drastic as in the reverse case loc. cit. because the optical intensity generally concentrates in the longest wavelength band, i.e., the origin band of the T₁(nπ^*) ← S₀ transition. The simulation spectra are useful for interpretation of the absorption spectra in similar electronic structure systems of substituted benzaldehydes.     

黄曲霉素B_2分子吸附在银团簇的表面增强拉曼散射机理

采用密度泛函理论(DFT)B3LYP方法,6-311G(d,p)(C,H,O)/LANL2DZ(Ag)基组,计算了黄曲霉素B2(AFB2)分子吸附在Ag2团簇的表面增强拉曼散射(SERS)光谱和预共振拉曼光谱,并与实验结果比较.结果显示:AFB2分子在基态Ag2团簇表面吸附时,增强因子最大达到102,对应吡喃(pyrane)环C=O伸缩振动,主要是由AFB2分子周围化学环境改变而引起的基态静极化率改变导致的化学增强.不同激发波长下的AFB2分子预共振拉曼光谱的增强强度不同:电荷转移态激发波长为1144和544 nm时拉曼信号增强了102倍,而选择电荷转移预共振波长432和410 nm作为入射光时,其拉曼信号增强了104倍,增强机理为银团簇和黄曲霉素分子之间的电荷转移共振增强.因此通过改变入射光波长,选择电荷转移共振激发波长,更有利于强致癌物AFB2分子的痕量检测.     

两种多酸型酪氨酸酶抑制剂的性能研究

以H₃PW₁₂O₄₀和H₄SiW₁₂O₄₀(简写为PW₁₂和SiW₁₂)为效应物, 测定其对酪氨酸酶活力的抑制作用. 通过非变性聚丙烯凝胶(Native-PAGE)电泳确定酪氨酸酶是多家族基因编码, 其分子量为3×10⁴~3.4×10⁴, 4.2×10⁴~4.6×10⁴, 6.4×10⁴~6.8×10⁴, 且均具有活性, 测定PW₁₂和SiW₁₂对酪氨酸酶的抑制效果, 并结合酶动力学法研究其抑制机理. 结果表明, 当PW₁₂和SiW₁₂浓度分别达到13和25 mmol/L时, 酪氨酸酶的活力完全被抑制, 即PW₁₂和SiW₁₂对酪氨酸酶二酚酶具有不同程度的抑制效果. 当所加酶量为0.0173 mg/mL时, PW₁₂和SiW₁₂对酪氨酸酶二酚酶活力的半抑制率 (IC₅₀)分别为1.57和2.31 mmol/L, 它们对酪氨酸酶二酚酶的抑制均为可逆过程. 其中, PW₁₂对二酚酶的抑制类型为混合型, 其K_I及K_IS分别为0.34和0.43 mmol/L, SiW₁₂对二酚酶的抑制类型表现为竞争型, 其K_I为0.59 mmol/L. 综合考虑IC₅₀值和抑制常数等参数, PW₁₂对酪氨酸酶二酚酶的抑制能力优于SiW₁₂.     

邻菲啰啉并1,2,4-三嗪钴(Ⅲ)配合物的合成及其对小牛胸腺DNA的荧光识别

在4个邻菲啰啉并1,2,4-三嗪新型配体分子(ARTP1ARTP4)合成的基础上,通过ARTP1ARTP4与Co³⁺配位,制备了4个钴(Ⅲ)配合物(Co-ARTP1Co-ARTP4)。 通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)、核磁共振波谱仪(NMR)和高分辨质谱(HRMS)仪和紫外-可见分光计(UV-Vis)等技术手段表征了ARTP1ARTP4和Co-ARTP1Co-ARTP4的结构和性能。 结果表明,配合物的紫外吸收峰中出现减色效应,最大吸收峰红移。 配合物以插入的方式与小牛胸腺DNA结合,结合常数K_b分别为4.78×10⁵、6.52×10⁵、5.97×10⁵和6.01×10⁵ L/mol,表明配合物可作为潜在的CT-DNA荧光探针,为探索DNA与有机小分子的作用提供了重要的参考。