单个等离子体纳米颗粒在生化分析和生物成像中的应用

雷刚 何彦

引用本文: 雷刚,  何彦. 单个等离子体纳米颗粒在生化分析和生物成像中的应用[J]. 物理化学学报, 2018, 34(1): 11-21. doi: 10.3866/PKU.WHXB201706301 shu
Citation:  LEI Gang,  HE Yan. Applications of Single Plasmonic Nanoparticles in Biochemical Analysis and Bioimaging[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2018, 34(1): 11-21. doi: 10.3866/PKU.WHXB201706301 shu

单个等离子体纳米颗粒在生化分析和生物成像中的应用

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(21425519)资助项目

摘要: 等离子体纳米颗粒(PNPs)因其独特的物理、化学、光学和生物学特性而被广泛地应用于材料科学、生物学和医药学等研究领域。PNPs的光学性质是可以通过改变其组成、形状和大小来进行调控的,所以利用可控合成的方式能够筛选出适合的光散射探针。在单分子水平上实时研究PNPs的动态行为对于理解细胞及活体组织的生命活动机制、制备功能型纳米材料和开发新型化学生物传感器等有着重要的意义。基于传统的暗场显微镜(DFM),通过对光源、检测器及其它光学元件的择优组装和调试,我们开发出了一系列具有高灵敏度、高时空分辨率和高通量的等离子体光散射成像技术,并将其应用于单分子检测、多颗粒传感、单细胞成像以及生物过程示踪等领域。基于具有光学各向异性的PNPs,我们还研制出了活细胞三维扫描成像系统和超连续激光光片成像与高速毛细管电泳联用系统,推进了单分子光谱方面的研究。本文将总结近十年来本课题组在PNP单颗粒分析及成像中的工作,并为该领域未来的发展提出一些新的思路。

English

    1. [1]

      (1) Willets, K. A.; Duyne, R. P. V. Annu. Rev. Phys. Chem. 2007, 58, 267. doi: 10.1146/annurev.physchem.58.032806.104607

    2. [2]

      (2) Huang, C. Z.; Li, K. A.; Tong, S. Y. Anal. Chem. 1996, 68, 2259. doi: 10.1021/ac9511105

    3. [3]

      (3) Qi, W. J.; Wu, D.; Ling, J.; Huang, C. Z. Chem. Commun. 2010, 46, 4893. doi: 10.1039/C0CC00886A

    4. [4]

      (4) de la Rica, R.; Stevens, M. M. Nat. Nanotechnol. 2012, 7, 821. doi: 10.1038/nnano.2012.186

    5. [5]

      (5) Mock, J. J.; Barbic, M.; Smith, D. R.; Schultz, D. A.; Schultz, S. J. Chem. Phys. 2002, 116, 6755. doi: 10.1063/1.1462610

    6. [6]

      (6) McFarland, A. D.; Van Duyne, R. P. Nano Lett. 2003, 3, 1057. doi: 10.1021/nl034372s

    7. [7]

      (7) Liu, G. L.; Yin, Y.; Kunchakarra, S.; Mukherjee, B.; Gerion, D.; Jett, S. D.; Bear, D. G.; Gray, J. W.; Alivisatos, A. P.; Lee, L. P.; Chen, F. F. Nat. Nanotechnol. 2006, 1, 47. doi: 10.1038/nnano.2006.51

    8. [8]

      (8) Hofkens, J.; Verheijen, W.; Shukla, R.; Dehaen, W.; De Schryver, F. C. Macromolecules 1998, 31, 4493. doi: 10.1021/ma980346i

    9. [9]

      (9) Chen, H.; Puhl, I. I. I. H. L.; Ikeda, S. R. J. Biomed. Opt. 2007, 12, 054011. doi: 10.1117/1.2799171

    10. [10]

      (10) Hola, K.; Zhang, Y.; Wang, Y.; Giannelis, E. P.; Zboril, R.; Rogach, A. L. Nano Today 2014, 9, 590. doi: 10.1016/j.nantod.2014.09.004

    11. [11]

      (11) Li, Y.; Jing, C.; Zhang, L.; Long, Y. T. Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 632. doi: 10.1039/C1CS15143F

    12. [12]

      (12) Lan, X.; Chen, Z.; Liu, B. J.; Ren, B.; Henzie, J.; Wang, Q. Small 2013, 9, 2308. doi: 10.1002/smll.201202503

    13. [13]

      (13) Skrabalak, S. E.; Au, L.; Li, X.; Xia, Y. Nat. Protoc. 2007, 2, 2182. doi: 10.1038/nprot.2007.326

    14. [14]

      (14) Hu, F.; Zhang, Y.; Chen, G.; Li, C.; Wang, Q. Small 2015, 11, 985. doi: 10.1002/smll.201401360

    15. [15]

      (15) Hsu, C. W.; Zhen, B.; Qiu, W.; Shapira, O.; DeLacy, B. G.; Joannopoulos, J. D.; Soljačić, M. Nat. Commun. 2014, 5, 3152. doi: 10.1038/ncomms4152

    16. [16]

      (16) Haiss, W.; Thanh, N. T.; Aveyard, J.; Fernig, D. G. Anal. Chem. 2007, 79, 4215. doi: 10.1021/ac0702084

    17. [17]

      (17) C. Hulteen, J.; Martin, C. R. J. Mater. Chem. 1997, 7, 1075. doi: 10.1039/A700027H

    18. [18]

      (18) Jana, N. R.; Gearheart, L.; Murphy, C. J. Chem. Commun. 2001, 617. doi: 10.1039/B100521I

    19. [19]

      (19) Jana, N. R.; Gearheart, L.; Murphy, C. J. J. Phys. Chem. B 2001, 105, 4065. doi: 10.1021/jp0107964

    20. [20]

      (20) Eustis, S.; El-Sayed, M. A. Chem. Soc. Rev. 2006, 35, 209. doi: 10.1039/B514191E

    21. [21]

      (21) Jain, P. K.; Huang, X.; El-Sayed, I. H.; El-Sayed, M. A. Acc. Chem. Res. 2008, 41, 1578. doi: 10.1021/ar7002804

    22. [22]

      (22) Murphy, C. J.; Sau, T. K.; Gole, A. M.; Orendorff, C. J.; Gao, J.; Gou, L.; Hunyadi, S. E.; Li, T. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 13857. doi: 10.1021/jp0516846

    23. [23]

      (23) Cheng, J.; Ge, L.; Xiong, B.; He, Y. J. Chin. Chem. Soc. 2011, 58, 822. doi: 10.1002/jccs.201190128

    24. [24]

      (24) Jia, Y.; Xiong, B.; Xu, D.; Yeung, E. S.; He, Y. J. Chin. Chem. Soc. 2014, 62, 141. doi: 10.1002/jccs.201400172

    25. [25]

      (25) Xu, D.; Mao, J.; He, Y.; Yeung, E. S. J. Mater. Chem. C 2014, 2, 4989. doi: 10.1039/C4TC00483C

    26. [26]

      (26) Xiong, B.; Cheng, J.; Qiao, Y.; Zhou, R.; He, Y.; Yeung, E. S. J. Chromatogr. A 2011, 1218, 3823. doi: 10.1016/j.chroma.2011.04.038

    27. [27]

      (27) Lei, G.; Gao, P. F.; Yang, T.; Zhou, J.; Zhang, H. Z.; Sun, S. S.; Gao, M. X.; Huang, C. Z. ACS Nano 2017, 11, 2085. doi: 10.1021/acsnano.6b08282

    28. [28]

      (28) Fürstner, A.; Davies, P. W. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 3410. doi: 10.1002/anie.200604335

    29. [29]

      (29) Xiong, B.; Xu, R.; Zhou, R.; He, Y.; Yeung, E. S. Talanta 2014, 120, 262. doi: 10.1016/j.talanta.2013.12.020

    30. [30]

      (30) Sassolas, A.; Leca-Bouvier, B. D.; Blum, L. J. Chem. rev. 2008, 108, 109. doi: 10.1021/cr0684467

    31. [31]

      (31) Xiao, L.; Wei, L.; He, Y.; Yeung, E. S. Anal. Chem. 2010, 82, 6308. doi: 10.1021/ac101018v

    32. [32]

      (32) Yuan, Z.; Cheng, J.; Cheng, X.; He, Y.; Yeung, E. S. Analyst 2012, 137, 2930. doi: 10.1039/C2AN16171K

    33. [33]

      (33) Peng, L.; Cao, X.; Xiong, B.; He, Y.; Yeung, E. S. Chem. Commun. 2016, 52, 7616. doi: 10.1039/C6CC02536F

    34. [34]

      (34) Cheng, J.; Liu, Y.; Cheng, X.; He, Y.; Yeung, E. S. Anal. Chem. 2010, 82, 8744. doi: 10.1021/ac101933y

    35. [35]

      (35) Xiong, B.; Zhou, R.; Hao, J.; Jia, Y.; He, Y.; Yeung, E. S. Nat. Commun. 2013, 4, 1708. doi: 10.1038/ncomms2722

    36. [36]

      (36) Hao, J.; Xiong, B.; Cheng, X.; He, Y.; Yeung, E. S. Anal. Chem. 2014, 86, 4663. doi: 10.1021/ac500376e

    37. [37]

      (37) Cheng, X.; Dai, D.; Yuan, Z.; Peng, L.; He, Y.; Yeung, E. S. Anal. Chem. 2014, 86, 7584. doi: 10.1021/ac501448w

    38. [38]

      (38) Chen, Z.; Li, J.; Chen, X.; Cao, J.; Zhang, J.; Min, Q.; Zhu, J. J. J. Am. Chem. Soc. 2015, 137, 1903. doi: 10.1021/ja5112628

    39. [39]

      (39) Zhang, L.; Li, Y.; Li, D. W.; Jing, C.; Chen, X.; Lv, M.; Huang, Q.; Long, Y. T.; Willner, I. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 6789. doi: 10.1002/anie.201102151

    40. [40]

      (40) Xu, D.; He, Y.; Yeung, E. S. Anal. Chem. 2014, 86, 3397. doi: 10.1021/ac403700u

    41. [41]

      (41) Xu, D; He, .Y; Yeung, E. S. Angew. Chem. Int. Ed. 2014, 126, 7071. doi: 10.1002/ange.201400025

    42. [42]

      (42) Rosen, J.; Brooker, G. Nat. Photonics 2008, 2, 190. doi: 10.1038/nphoton.2007.300

    43. [43]

      (43) Xiao, L.; Wei, L.; Cheng, X.; He, Y.; Yeung, E. S. Anal. Chem. 2011, 83, 7340. doi: 10.1021/ac2012366

    44. [44]

      (44) Cheng, X.; Dai, D.; Xu, D.; He, Y.; Yeung, E. S. Anal. Chem. 2014, 86, 2303. doi: 10.1021/ac403512w

    45. [45]

      (45) Cheng, X.; Cao, X.; Xiong, B.; He, Y.; Yeung, E. S. Nano Res. 2017, 10, 1423. doi: 10.1007/s12274-017-1524-4

    46. [46]

      (46) Zhou, R.; Xiong, B.; He, Y.; Yeung, E. S. Anal. Bioanal. Chem. 2011, 399, 353. doi: 10.1007/s00216-010-4340-1

    47. [47]

      (47) Zhou, R.; Zhou, H.; Xiong, B.; He, Y.; Yeung, E. S. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 13404. doi: 10.1021/ja304119w

    48. [48]

      (48) Xu, R.; Xiong, B.; Zhou, R.; Shen, H.; Yeung, E. S.; He, Y. Anal. Bioanal. Chem. 2014, 406, 5031. doi: 10.1007/s00216-014-7877-6

    49. [49]

      (49) Xiong, B.; Huang, Z.; Zou, H.; Qiao, C.; He, Y.; Yeung, E. S. ACS Nano 2017, 11, 541. doi: 10.1021/acsnano.6b06591

    50. [50]

      (50) Cao, X.; Feng, J.; Pan, Q.; Xiong, B.; He, Y.; Yeung, E. S. Anal. Chem. 2017, 89, 2692. doi: 10.1021/acs.analchem.6b03844

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  7
  • 文章访问数:  644
  • HTML全文浏览量:  49
文章相关
  • 收稿日期:  2017-05-02
  • 修回日期:  2017-05-26
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章