以胱氨酸和柠檬酸为碳源, 采用一步水热法合成了氮硫掺杂结构的蓝色荧光碳点(FCDs)。 FCDs在350 nm波长光源激发下, 于455 nm出现最大的荧光发射峰。 碳点水溶液在pH=6~11范围内都呈现稳定的荧光发射, 具有61.7%的高荧光量子产率和10.75 ns的长荧光寿命。 以此碳点为目标物, 设计层层自组装膜的简易制备方案, 探究银纳米复合基底对其荧光信号的增强效应, 通过增强型荧光传感膜实现提高药物检测灵敏度的目的。 实验过程中利用多巴胺碱性溶液的自聚合和还原效应, 在玻璃基底上形成平整的聚多巴胺膜, 同步进行硝酸银原位还原, 可制得均匀分散的聚多巴胺复合银纳米膜基底。 紫外光谱、 荧光光谱、 扫描电子显微镜和电子能谱检测结果表明, 在多巴胺聚合膜形成过程中原位还原的银纳米, 具有操作简便和稳定性能好优点, 纳米颗粒不易被氧化。 结合层层自组装多层膜技术(layer-by-layer self-assembled mutilayers, LBL SAMs), 在纳米复合膜表面组装聚电解质分子层, 精确调控银纳米与碳点的间隔距离, 构建荧光性自组装膜FTO/PDA-AgN/PDDA/[PSS/PDDA]₃/FCDs, 探究银纳米对碳点的荧光增强效应。 研究结果表明, 当聚多巴胺复合银纳米基底与碳点之间达到一定间隔距离时, 银纳米粒子可增强自组装膜上碳点的荧光信号, 荧光强度增加近3倍, 相应的荧光寿命由6.084 ns减小至2.983 ns。 这种荧光增强效应呈现出来的距离依赖性、 辐射衰减加快和与银纳米还原程度相关性, 表明增强荧光的机理可能为银纳米和碳点之间的局域表面等离子共振效应。 葛根素的加入使传感膜上碳点的荧光信号发生猝灭, 猝灭的程度和葛根素的含量在3.33×10^-7~1.50×10^-5 mol·L^-1范围内呈现良好的线性关系, 可建立荧光传感薄膜对葛根素的含量检测。 线性回归方程为I₀/I=2.843×10⁴c_Pue+1.068, 相关系数r=0.9985 6, 检出限QL=2.31×10^-7 mol·L^-1。 相比于FTO/PDA/PDDA/[PSS/PDDA]₃/FCDs, 增强荧光型传感膜明显提高了对葛根素的响应灵敏度, 检测限降低近一个数量级。

利用贵金属纳米颗粒独特的物理特性, 设计具有信号放大功能的荧光适体传感器用于多巴胺的浓度检测。基于金属荧光增强效应通过在金纳米颗粒与荧光基团之间添加隔离层的手段实现荧光信号放大。将化学修饰了SH键的核酸适体与金纳米颗粒溶液混合, 形成稳定的Au-S键结构并与标记荧光基团的DNA互补链利用碱基互补配对原则结合。然后, 通过调节所设计的核酸适体5′所添加的碱基A的数量, 从而调节荧光基团与金纳米颗粒表面的距离。同时, 优化核酸适体与金纳米颗粒之间的浓度比以及所处的反应环境的pH值, 获得最佳的放大效率。最后对不同浓度的多巴胺进行测试。实验结果表明: 金纳米颗粒溶液与核酸适体在一定的浓度比之下, 在隔离层厚度为27个碱基A时, 最大的荧光增强倍数为2.35。多巴胺浓度检测的线性范围为20~100 nmol/L, 最低检测限为20 nmol/L。该传感器可以在纳米级有效调控隔离层厚度, 提供了一种稳定的信号放大策略。

金属纳米晶复合光纤结合了金属纳米晶独特的局域表面等离子体共振(LSPR)和光纤器件尺寸小、结构简单、性能稳定、抗干扰能力强等优点。其中,金属纳米晶LSPR引起的高非线性效应、金属增强发光、表面增强拉曼散射等效应能够赋予光纤新功能、高性能,而光纤表面倏逝波传输的特性可以极大地提升金属纳米晶的LSPR激发效率。因此,金属纳米晶复合光纤在非线性光学调制、光纤激光器、物理和生化传感与检测方面都有重要的应用,受到了研究者的广泛关注。从金属纳米晶LSPR机理、制造方法、应用等方面对金属纳米晶复合光纤进行介绍,并就其未来发展作展望。

金属增强荧光(MEF)理论一直是近年来研究的热点。通过研究光谱测量、细胞共聚焦成像和流式细胞术(FCM)等方法来定量分析不同长径比(3.1~6.5)的金纳米双锥对光敏剂铝酞菁(AlPcS)的荧光和光动力疗法(PDT)效果的增强效应。荧光光谱和共聚焦成像结果表明, 高长径比的金纳米双锥使铝酞菁的荧光强度大大增强, 最大增强因子为6; 低长径比的金纳米双锥由于其等离子共振带与铝酞菁的荧光带接近, 因此使铝酞菁的荧光强度大大降低。Hela细胞(人上皮宫颈癌细胞)的凋亡测定结果显示: 金纳米双锥的加入, 特别是高长径比的金纳米双锥的加入, 使得铝酞菁的载药率和产生单线态氧的能力提高, 从而降低了Hela细胞的存活率, 增强了铝酞菁的光动力疗法效果。本实验为表面增强荧光的研究提供了一个新的途径, 并扩展了金属纳米粒子在生命科学领域的应用。

分别以柠檬酸钠(CTS)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面修饰剂, 采用化学法制备纳米银(分别标记为Ag-CTS和Ag-PVP)。 当甲基橙溶液中加入Ag-CTS或Ag-PVP时, S2→S0和S1→S0荧光强度分别明显减弱和增强。 不同的是Ag-PVP引起S2→S0和S1→S0荧光强度减弱和增强的幅度更大, 且S2→S0荧光峰出现红移。 当甲基橙溶液中加入Ag-CTS时, S1→S0荧光强度随时间延长逐渐增强, 而加入Ag-PVP时, S1→S0荧光强度则不随时间而变化。 颗粒尺寸较大的片状结构纳米银引起S1→S0荧光强度增强比率较小。 甲基橙溶液浓度越低, S1→S0荧光强度增强比率越大。 研究结果表明, 纳米银表面吸附的不同表面修饰剂通过影响纳米银与甲基橙分子间距离进而影响纳米银的荧光增强效应;纳米银尺寸大小则由于所产生的局域面表面等离子共振特点等差异影响其局域场增强效应。