封 昭,周 駿*,陳 棟,王少敏,王小軍,謝樹(shù)森
(1.寧波大學(xué)理學(xué)院微電子科學(xué)與工程系,浙江寧波 315211; 2.寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院,浙江寧波 315020; 3.福建師范大學(xué)醫(yī)學(xué)光電科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建省光子技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建福州 350007)
基于金/銀納米三明治結(jié)構(gòu)SERS特性的超靈敏前列腺特異性抗原檢測(cè)
封 昭1,周 駿1*,陳 棟1,王少敏2,王小軍2,謝樹(shù)森3
(1.寧波大學(xué)理學(xué)院微電子科學(xué)與工程系,浙江寧波 315211; 2.寧波大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院,浙江寧波 315020; 3.福建師范大學(xué)醫(yī)學(xué)光電科學(xué)與技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建省光子技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建福州 350007)
基于金/銀納米三明治結(jié)構(gòu)的表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)特性,實(shí)現(xiàn)了前列腺特異性抗原(PSA)高靈敏度免疫檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果具有特異性。采用化學(xué)還原法制備金、銀納米粒子,用4-巰基苯甲酸(4-MBA)及前列腺特異性抗體(Anti-PSA)鏈接金、銀納米粒子制備免疫探針,在硅片表面原位生長(zhǎng)金、銀納米粒子并鏈接Anti-PSA制備得到免疫基底。將免疫探針、免疫基底以及PSA組成三明治結(jié)構(gòu),進(jìn)行基于SERS特性的免疫檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,納米銀免疫探針與納米銀免疫基底組成的三明治結(jié)構(gòu)具有最佳的檢測(cè)效果,PSA的檢測(cè)靈敏度低至1.8 fg/mL(3.490×10-18mol/L),可應(yīng)用于前列腺癌癥的早期檢測(cè)與診斷。
表面增強(qiáng)拉曼散射;納米免疫探針;納米免疫基底;免疫檢測(cè)
目前,癌癥已經(jīng)嚴(yán)重威脅人類(lèi)的健康,并成為主要死因之一。世界衛(wèi)生組織(WHO)發(fā)布的《世界癌癥報(bào)告2014》估計(jì),2030年全世界癌癥死亡人數(shù)將達(dá)到1 300萬(wàn)人[1]。同時(shí),世界衛(wèi)生組織提供的數(shù)據(jù)也顯示,1/3癌癥患者通過(guò)早期發(fā)現(xiàn)和早期治療,可以得到根治,如1期的乳腺癌、鼻咽癌和喉癌等5年存活率接近100%[1]。而現(xiàn)在臨床檢測(cè)發(fā)現(xiàn)的患者往往己經(jīng)處于癌癥中晚期而無(wú)法痊愈,甚至存活期不到1年。因此,開(kāi)展癌癥的早期診斷技術(shù)研究,對(duì)于人民健康、社會(huì)和諧和經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展,具有重大意義。
近年來(lái),隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,人們對(duì)癌癥病因和病理的認(rèn)識(shí)不斷深化,特別是腫瘤標(biāo)志物(Tumormarker)的發(fā)現(xiàn),對(duì)癌癥的早期診斷、預(yù)后和療效評(píng)價(jià)以及高危人群隨訪等都具有極大的實(shí)用價(jià)值。另一方面,基于貴金屬納米粒子表面增強(qiáng)拉曼散射(SERS)特性的生物傳感技術(shù),因其具有更高的空間分辨率和靈敏度,可以達(dá)到單分子檢測(cè)水平,顯示出良好的應(yīng)用前景[2-6]?;谫F金屬納米粒子SERS特性的腫瘤標(biāo)志物免疫檢測(cè)技術(shù)已成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)[7-10]。
本文應(yīng)用化學(xué)還原法合成出均勻性良好的金、銀納米粒子,然后與拉曼標(biāo)記分子4-巰基苯甲酸(4-MBA)和前列腺特異性抗體(Anti-PSA)修飾鏈接制備金、銀納米免疫探針,并在硅片表面原位生長(zhǎng)金、銀納米粒子層后鏈接Anti-PSA制備納米金或納米銀免疫基底,與前列腺特異性抗原(PSA)組合成為三明治結(jié)構(gòu),進(jìn)行基于SERS特性的免疫檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,銀納米免疫探針-PSA-納米銀免疫基底組成的三明治結(jié)構(gòu)對(duì)PSA的檢測(cè)濃度低至1.8 fg/mL(3.49×10-18mol/ L),且具有很好的特異性。
首先由化學(xué)還原方法分別合成金、銀納米粒子,然后依次將拉曼標(biāo)記分子4MBA和Anti-PSA鏈接到納米粒子表面,再用牛血清白蛋白(BSA)包裹裸露的納米粒子表面,即制備得到金、銀納米免疫探針。接下來(lái),將經(jīng)HF處理過(guò)的硅片浸入HAuCl4或AgNO3溶液,待金或銀離子在硅表面還原生成島狀納米膜后,滴加Anti-PSA溶液,即制備得到鏈接Anti-PSA分子的免疫基底。
在免疫檢測(cè)過(guò)程中,首先將20μL的PSA滴加在制備的免疫基底上,在37℃下置放3 h后,分別用0.05%Tween 20的TPS緩沖液、三羥甲基氨基甲烷(TBS)緩沖液和去離子水清洗去除未結(jié)合的抗原。然后,再滴加20μL免疫探針溶液到基底表面,在4℃下放置2 h后,分別用0.05%Tween 20的TBS緩沖液、TBS緩沖液和去離子水清洗,經(jīng)氮?dú)獯蹈?即形成由免疫基底、抗原和4-MBA標(biāo)記的免疫探針組成的三明治結(jié)構(gòu),如圖1所示。
最后,將制備的納米金免疫基底、納米銀免疫基底、PSA和4-MBA標(biāo)記的金、銀免疫探針?lè)謩e組合成4種免疫三明治結(jié)構(gòu)用于拉曼光譜測(cè)量。
圖1 由金免疫基底、銀納米粒子免疫探針和前列腺特異性抗原組成的免疫三明治結(jié)構(gòu)。Fig.1 Sketch map of the standard sandwich protocol of SERS-based immunoassay
3.1 金、銀納米粒子免疫探針的特性
圖2為所合成的金、銀納米粒子的掃描電子顯微鏡(SEM)照片。從圖2可以看出,金納米粒子的平均直徑為(20±5)nm,銀納米粒子的平均直徑為(80±15)nm。金、銀納米粒子和4-MBA標(biāo)記的金納米免疫探針的紫外-可見(jiàn)吸收光譜如圖3所示,其中曲線1和曲線2以水作為參比溶液,曲線3以磷酸鹽緩沖液作為參比溶液。從圖3(a)可見(jiàn),所制備的金納米粒子的吸收峰位于520 nm處,其狹窄的半高寬反映出良好的分散性。加入4-MBA后,吸收峰從520 nm紅移到527 nm,說(shuō)明4-MBA分子成功地鍵合在金納米粒子表面形成S—Au鍵[11];同時(shí),由于金納米粒子的團(tuán)聚,在673 nm處出現(xiàn)了一個(gè)新吸收峰[12-13]。加入anti-PSA后,金納米粒子的吸收峰又分別從527 nm和673 nm紅移至536 nm和684 nm,說(shuō)明Anti-PSA成功吸附到4-MBA標(biāo)記的金納米粒子表面。在圖3(b)中,銀納米粒子的最大吸收峰位于409 nm處,狹窄的半高寬同樣反映出良好的分散性。加入4-MBA后,銀納米粒子表面形成S—Ag鍵,吸收峰從409 nm紅移到426 nm,同時(shí)峰寬增加,說(shuō)明4-MBA已與銀納米粒子鍵合并導(dǎo)致銀納米粒子部分團(tuán)聚。加入Anti-PSA后,吸收峰又從426 nm紅移至438 nm處,表明抗體成功地吸附在4-MBA標(biāo)記的銀納米粒子表面。圖3(c)是實(shí)驗(yàn)測(cè)量中4-MBA溶液和免疫探針中PSA溶液的吸收光譜,從圖中可以看出這2種試劑在可見(jiàn)光范圍內(nèi)的吸收很小,對(duì)總的吸收光譜的貢獻(xiàn)可以忽略,進(jìn)一步證明圖3(a)和圖3(b)中吸收峰的改變主要是分子與納米粒子鍵合引起的。
圖2 金納米粒子(a)和銀納米粒子(b)的掃描電子顯微鏡照片F(xiàn)ig.2 SEM images of Au NRs(a)and Ag NRs(b)
圖3 (a)金納米粒子(曲線1)、4-MBA標(biāo)記的金納米粒子(曲線2)和4-MBA標(biāo)記的金納米免疫探針(曲線3)的吸收光譜;(b)銀納米粒子(曲線1)、4-MBA標(biāo)記的銀納米粒子(曲線2)和4-MBA標(biāo)記的銀納米免疫探針(曲線3)的吸收光譜;(c)4-MBA溶液和PSA溶液的吸收光譜。Fig.3 (a)Absorbance spectra of Au NPs(curve 1),4-MBA-labelled Au NPs(curve 2),and 4-MBA-labelled immune nano-Au probes(curve 3),respectively.(b)Absorbance spectra of Ag NPs(curve 1),4-MBA-labelled Ag NPs(curve 2),and 4-MBA-labelled immune nano-Ag probes(curve 3), respectively.(c)Absorbance spectra of 4-MBA solution and PSA solution.
在相同的測(cè)量條件下,4-MBA標(biāo)記的金、銀納米粒子以及對(duì)應(yīng)的免疫探針的SERS光譜如圖4所示??梢钥闯?4-MBA標(biāo)記的金、銀納米粒子的SERS信號(hào)明顯強(qiáng)于4-MBA標(biāo)記的金、銀納米粒子免疫探針的SERS信號(hào)。正如我們報(bào)道過(guò)的,上述現(xiàn)象說(shuō)明抗體修飾納米粒子后并沒(méi)有使4-MBA標(biāo)記的納米粒子進(jìn)一步團(tuán)聚,而是增加納米粒子之間的距離使得熱點(diǎn)減少,從而導(dǎo)致拉曼信號(hào)減弱[13]。此外,金、銀納米粒子的增強(qiáng)因子(EF)可由公式EF=NbulkISERS/NSERSIbulk計(jì)算,式中Nbulk與Ibulk分別代表照射體積內(nèi)的4-MBA分子數(shù)以及拉曼峰的積分強(qiáng)度,NSERS與ISERS代表照射體積內(nèi)吸附在納米粒子表面的4-MBA分子數(shù)以及表面增強(qiáng)拉曼峰的積分強(qiáng)度。由圖4可得Ibulk= 6.1×103,吸附在金、銀納米粒子中4-MBA分子的ISERS分別為1.275 2×105和4.165 15×105。利用拉曼光譜儀的技術(shù)參數(shù)(激光波長(zhǎng)為785 nm,物鏡數(shù)值孔徑為0.65,光斑直徑為1.473 μm),以及樣品中10-3mol/L的4-MBA濃度和2.471μm的穿透深度[14],計(jì)算出有效激發(fā)體積為4.209μm3和NSERS=2.532×106。實(shí)驗(yàn)中,4-MBA粉末的透射深度為2μm,密度為1.5 g·cm-3,摩爾質(zhì)量為154.19 g·mol-1[15],則可得到Nbulk= 2×1010。經(jīng)計(jì)算,金、銀納米粒子的增強(qiáng)因子分別為1.55×105和3.7×105。可見(jiàn),銀納米粒子比金納米粒子具有更好的拉曼增強(qiáng)效果。
圖4 (a)4-MBA標(biāo)記的金納米粒子(曲線1)和4-MBA標(biāo)記的金納米免疫探針的SERS光譜(曲線2); (b)4-MBA標(biāo)記的銀納米粒子(曲線1)、4-MBA標(biāo)記的銀納米免疫探針(曲線2)和干燥4-MBA粉末的SERS光譜(曲線3)。Fig.4 (a)SERSspectra of4-MBA-labelled Au NPs(curve 1),4-MBA-labelled immune nano-Au probes(curve 2).(b)SERS spectra of 4-MBA-labelled Ag NPs (curve 1),4-MBA-labelled immune nano-Ag probes (curve 2),and dry 4-MBA powder(curve 3),respectively.
3.2 納米金基底或納米銀基底的特性
在硅片表面生長(zhǎng)的納米金與納米銀島膜的SEM照片如圖5所示。由圖可見(jiàn),所制備的納米金島膜呈單層結(jié)構(gòu),由許多小的類(lèi)“磁疇”的顆粒組成,島與島之間的間隙不大,近乎連續(xù),其“磁疇”的平均直徑為(50±20)nm,孔洞率為10%;而所制備的納米銀島膜是多層結(jié)構(gòu),其“磁疇”的平均直徑為(80±20)nm,孔洞率為15%。正是因?yàn)榧{米金與納米銀島膜中的類(lèi)“磁疇”結(jié)構(gòu),促進(jìn)了納米金與納米銀島膜表面SERS熱點(diǎn)的產(chǎn)生。
圖5 納米金基底(a)和納米銀基底(b)的SEM照片F(xiàn)ig.5 SEM images of nano-Au(a)and nano-Ag substrate(b)
為了比較納米金基底與納米銀基底的SERS增強(qiáng)效果,我們將兩種基底浸入10-2mol/L的4-MBA乙醇溶液中1 h后,放置在室溫下使其干燥。然后,在兩種基底上分別選取25個(gè)點(diǎn)進(jìn)行4-MBA的SERS光譜測(cè)量,結(jié)果如圖6所示。由圖6(a)和6(b)可得,與納米金基底與納米銀基底對(duì)應(yīng)的4-MBA的SERS光譜在1 078 cm-1處的平均峰值強(qiáng)度分別為9 400±370(RSD 4.2%)和21 598±1 490(RSD 2.5%)。顯然,納米銀基底比納米金基底有更強(qiáng)的拉曼增強(qiáng)效果。
與前述類(lèi)似,同樣可以計(jì)算納米金和納米銀基底的增強(qiáng)因子。此時(shí),Ibulk=6.1×103,Nbulk= 2×1010,激光輻照光斑面積A=1.704μm2,納米金基底的ISERS=2.04×105,納米銀基底的ISERS= 3.94×105。再根據(jù)文獻(xiàn)[16],假設(shè)基底的粗糙因子R=1,1 mol的4-MBA分子所占的面積δ=2× 109cm2·mol-1,則由公式NSERS=RA/δ計(jì)算得到吸附分子數(shù)為5.1×106。最后,計(jì)算得到納米金和納米銀基底的拉曼增強(qiáng)因子分別為1.3×105和2.5×105。顯然,納米銀基底的拉曼增強(qiáng)效果優(yōu)于納米金基底。
圖6 納米銀基底(a)和納米金基底(b)表面的4-MBA分子的SERS光譜Fig.6 SERS spectra of4-MBA molecules absorbed on nano-Au substrate(a)and nano-Ag substrate(b)
圖7 4種免疫三明治結(jié)構(gòu)下,對(duì)應(yīng)兩種PSA濃度的4-MBA的SERS光譜。(a)金納米免疫探針-PSA-納米金免疫基底; (b)金納米免疫探針-PSA-納米銀免疫基底;(c)銀納米免疫探針-PSA-納米金免疫基底;(d)銀納米免疫探針-PSA-納米銀免疫基底。Fig.7 SERS spectra of 4-MBA corresponding to two concentrations of PSA.(a)Nano-Au immune probes-PSA-nano-Au immune substrate.(b)Nano-Au immune probes-PSA-nano-Ag immune substrate.(c)Nano-Ag immune probes-PSA-nano-Au immune substrate.(d)Nano-Ag immune probes-PSA-nano-Ag immune substrate.
3.3 前列腺特異性抗原的免疫檢測(cè)
將所制備的金、銀免疫探針與納米金免疫基底、納米銀免疫基底、PSA分別組合成4種免疫三明治結(jié)構(gòu)進(jìn)行拉曼光譜測(cè)量。為了比較4種三明治結(jié)構(gòu)的免疫檢測(cè)性能,首先檢測(cè)兩種濃度PSA的SERS信號(hào),結(jié)果如圖7所示。在相同的檢測(cè)條件下,銀納米免疫探針-PSA-納米銀免疫基底組成的三明治結(jié)構(gòu)的檢測(cè)效果最佳,而金納米免疫探針-PSA-納米金免疫基底組成的三明治結(jié)構(gòu)的檢測(cè)效果較差,其他兩種免疫三明治結(jié)構(gòu)的檢測(cè)效果介于這兩者之間。因此,銀納米免疫探針-PSA-銀納米免疫活性基底形成的免疫三明治結(jié)構(gòu)具有更高的檢測(cè)靈敏度。
實(shí)際上,銀比金有更高的活性,納米銀粒子更容易團(tuán)聚,將產(chǎn)生較多的熱點(diǎn),從而導(dǎo)致更強(qiáng)電磁場(chǎng)增強(qiáng)。所以,納米銀探針的SERS信號(hào)明顯高于納米金探針的SERS信號(hào)。另一方面,根據(jù)電荷轉(zhuǎn)移模型,由于金比銀有更大的功函數(shù)(W金=5.1 eV,W銀=4.26 eV),在適當(dāng)波長(zhǎng)激發(fā)光的照射下,銀納米粒子表面的電子易于從其費(fèi)米能級(jí)共振躍遷到吸附的4MBA分子最低未占據(jù)分子能級(jí)上,分子的有效極化率變化較大,因此銀納米粒子的拉曼散射增強(qiáng)較大[17]。此外,根據(jù)文獻(xiàn)[18-19],金納米粒子的SERS增強(qiáng)因子先隨粒徑的增大而提高,在60 nm左右時(shí)達(dá)到極大后又隨著粒徑的增大而降低,而銀納米粒子在80~100 nm之間時(shí)SERS強(qiáng)度最大,這與制備探針?biāo)玫慕鸺{米粒子(平均粒徑(20±5)nm)和銀納米粒子(平均粒徑(80±15)nm)的測(cè)量結(jié)果一致。同樣地,就基底而言,納米銀基底的多層島膜結(jié)構(gòu)也比納米金基底的單層島膜結(jié)構(gòu)能形成更多的熱點(diǎn),從而使納米銀基底可以獲得更強(qiáng)的拉曼信號(hào)。這些不僅與對(duì)金、銀納米免疫探針、納米金免疫基底和納米銀免疫基底的表征結(jié)果相一致,也很好地解釋了銀納米免疫探針-PSA-納米銀免疫基底組成的免疫三明治結(jié)構(gòu)具有高檢測(cè)靈敏度的原因。
下面研究銀納米免疫探針-PSA-納米銀免疫基底組成的免疫三明治結(jié)構(gòu)的檢測(cè)靈敏度以及對(duì)目標(biāo)抗原檢測(cè)的特異性。首先,配制18 000, 1 800,180,18,1.8 fg/mL的5種抗原濃度的PSA樣本,并檢測(cè)對(duì)應(yīng)樣本的拉曼光譜,如圖8(a)所示。再對(duì)圖8(a)中各樣本在1 078 cm-1處的峰值強(qiáng)度進(jìn)行擬合,得到強(qiáng)度與濃度的關(guān)系如圖8(b)所示??梢钥闯?SERS光譜的峰值強(qiáng)度與抗原濃度成正比關(guān)系,隨著抗原濃度的降低而減小。考慮到檢測(cè)誤差和背景的影響,PSA的最低檢測(cè)濃度為1.8 fg/mL。在特異性檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中,甲胎蛋白(AFP)被用來(lái)進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn),測(cè)試結(jié)果如圖9所示。由圖可見(jiàn),與AFP樣本對(duì)應(yīng)的拉曼光譜與無(wú)PSA抗原(0 fg/mL)情況下測(cè)量的背景光譜幾乎相同,而且在1 078 cm-1的峰值強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)弱于相同濃度下PSA樣本對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果。因此,銀納米粒子免疫探針-PSA-納米銀免疫基底構(gòu)成的三明治結(jié)構(gòu)對(duì)于PSA具有顯著的檢測(cè)特異性。
圖8 (a)對(duì)應(yīng)不同PSA濃度的樣品檢測(cè)的4-MBA的SERS光譜;(b)1 078 cm-1處的峰值強(qiáng)度與PSA濃度的擬合曲線。Fig.8 (a)SERS spectra of 4-MBA corresponding to the different concentrations of PSA.(b)Dose-response curve of the peak intensity at1 078 cm-1 changed with the concentration of PSA.
圖9 相同抗原濃度下,與PSA和AFP對(duì)應(yīng)的4-MBA的SERS光譜。Fig.9 SERS spectra of4-MBA for PSA and AFP at the same concentrations
通過(guò)制備金、銀納米粒子免疫探針和納米金與納米銀免疫基底,研究了由它們與PSA組成的4種免疫三明治結(jié)構(gòu)的免疫檢測(cè)特性。結(jié)果表明,以銀納米粒子免疫探針、PSA和納米銀免疫基底組成的免疫三明治結(jié)構(gòu)對(duì)PSA具有很高的檢測(cè)靈敏度,檢測(cè)濃度低至1.8 fg/mL。在相同的測(cè)量條件下,對(duì)比實(shí)驗(yàn)也表明其對(duì)PSA的檢測(cè)具有很強(qiáng)的生物特異性。因此,構(gòu)建的銀納米粒子免疫探針-抗原-納米銀免疫基底的免疫三明治結(jié)構(gòu)對(duì)于腫瘤標(biāo)志物的檢測(cè)具有很強(qiáng)的實(shí)用性。
[1]Stewart BW,Wild C P.World Cancer Report2014[M].Lyon:IARCNonserial Publication,2014.
[2]Qu G,Zhang G N,Su Y,etal.A label-free and separation-free detection formelamine based on surface enhanced Raman scattering[J].Chin.J.Anal.Chem.(分析化學(xué)),2014,42(7):1022-1027(in Chinese).
[3]Alvarez-Puebla R A,Dos Santos D S,Aroca R F,et al.SERS detection of environmental pollutants in humic acid-gold nanoparticle compositematerials[J].Analyst,2007,132(12):1210-1214.
[4]Patel B D,Mehta P J.An overview:Application of Raman spectroscopy in pharmaceutical field[J].Curr.Pharm. Anal.,2010,6(2):131-141.
[5]Zheng L,Zhao Y P.Identification of Pu'er teas with different fermentation time by surface-enhanced Raman scattering technology[J].Chin.J.Lumin.(發(fā)光學(xué)報(bào)),2013,34(2):230-234(in Chinese).
[6]Han X X,Zhao B,Ozaki Y.Label-free detection in biological applications of surface-enhanced Raman scattering[J]. TrAC-Trend.Anal.Chem.,2012,38(9):67-78.
[7]Yuan R H,Liu W H,Teng Y J,et al.Detection of ethoprophos using SERS coupled withmagnetic Fe3O4/Ag composite materials[J].Spectrosc.Spect.Anal.(光譜學(xué)與光譜分析),2015,35(5):1276-1280(in Chinese).
[8]Han X X,Zhao B,Ozaki Y.Label-free highly sensitive detection of proteins in aqueous solutions using surface-enhanced Raman scattering[J].Anal.Chem.,2009,81(9):3329-3333.
[9]Xu SP,Ji X H,Xu W Q,et al.Immunoassay using probe-labelling immunogold nanoparticles with silver staining enhancement viasurface-enhanced Raman scattering[J].Analyst,2004,129(1):63-68.
[10]Wu L,Wang Z Y,Zong SF,et al.A SERS-based immunoassay with highly increased sensitivity using gold/silver coreshell nanorods[J].Biosens.Bioelectron.,2012,38(1):94-99.
[11]Cui Y,Ren B,Yao JL,etal.Multianalyte immunoassay based on surface-enhanced Raman spectroscopy[J].J.Raman Spectrosc.,2007,38(7):896-902.
[12]Song C Y,Wang ZY,Zhang R H,etal.Highly sensitive immunoassay based on Raman reporter-labeled immuno-Au aggregates and SERS-active immune substrate[J].Biosens.Bioelectron.,2009,25(4):826-831.
[13]Shu L,Zhou J,Yuan X C,etal.Highly sensitive immunoassay based on SERSusing nano-Au immune probes and a nano-Ag immune substrate[J].Talanta,2014,123(9):161-168.
[14]Alvarez-Puebla R A.Effects of the excitation wavelength on the SERS spectrum[J].J.Phys.Chem.Lett.,2012,7 (3):857-866.
[15]Xia JR,Wei R,Wu Y M,et al.Synthesis of large flower-like substrates for surface-enhanced Raman scattering[J]. Chem.Eng.J.,2014,244(10):252-257.
[16]Wang A J,Lv JJ,Zhou D L,etal.Facile synthesis of ultrathin worm-like Au nanowires for highly active SERSsubstrates [J].New J.Chem.,2014,38(8):3395-3400.
[17]Adrian F J.Charge transfer effects in surface-enhanced Raman scattering[J].J.Chem.Phys.,1982,77(11):5302-5314.
[18]Zeman E J,Schatz G C.An accurate electromagnetic theory study of surface enhancement factors for silver,gold,copper, lithium,sodium,aluminum,gallium,indium,zinc,and cadmium[J].J.Phys.Chem.,1987,91(3):634-643.
[19]Emory SR,Nie S.Screening and enrichment ofmetal nanoparticles with novel optical properties[J].J.Phys.Chem. B,1998,102(3):493-497.
封昭(1990-),男,陜西咸陽(yáng)人,碩士研究生,2013年于寶雞文理學(xué)院獲得學(xué)士學(xué)位,主要從事表面增強(qiáng)拉曼散射及其應(yīng)用的研究。
E-mail:fengzhaozj@163.com
周駿(1958-),男,安徽當(dāng)涂人,博士,教授,1996年于上海交通大學(xué)獲得博士學(xué)位,主要從事納米功能材料、光電子技術(shù)和生物光子學(xué)等方面的研究。
E-mail:yzhoujun@nbu.edu.cn
Hypersensitization Immunoassay of Prostate-specific Antigen Based on SERS of Sandw ich-type Au/Ag Nanostructure
FENG Zhao1,ZHOU Jun1*,CHEN Dong1,WANG Shao-min2,WANG Xiao-jun2,XIE Shu-sen3
(1.Department ofMicroelectronic Science and Engineering,Faculty of Science,Ningbo University,Ningbo 315211,China; 2.Affiliated Hospital ofSchool ofMedicine,Ningbo University,Ningbo 315020,China; 3.Key Laboratory ofOptoElectronic Science and Technology forMedicine ofMinistry of Education, Fujian Provincial Key Laboratory for Photonics Technology,Fujian Normal University,Fuzhou 350007,China) *Corresponding Author,E-mail:zhoujun@nbu.cn
Based on surface enhanced Raman scattering(SERS),a super-sensitive immunoassay of prostate specific antigen(PSA)was developed with the sandwich-type structure consisted of the nano-Ag immune probes and nano-Ag immune substrate.Experimentally,the chemical reductionmethod was used to prepare Au and Ag nanoparticles,the nano-Au/Ag immune probeswere prepared by immobilising Raman reportermolecule4-mercaptobenzoic acid(4-MBA)and anti-prostate specific antigen antibody(Anti-PSA)onto the surfaces of Au/Ag nanoparticles.The nano-Ag/Au immune substrateswere prepared by in-situ growing of Ag/Au nanoparticles on a silicon wafer and linkingwith Anti-PSA.The immunoassays of PSA were explored by the four kinds of sandwich-type structures consisted of the nano-Au/Ag immune probes and nano-Au/Ag immune substrates,respectively.It is found that the sandwich-type structure consisted of nano-Ag immune probe and nano-Ag immune substrate is the bestone to the immunoassay of PSA,and the detection limitof PSA is as low as1.8 fg/mL(3.490×10-18mol/L),which is suitable to be applied in early detection and diagnosis of prostate cancer.
surface-enhanced Raman scattering;nano-immune probe;nano-immune substrate;immunoassay
O433.1
A
10.3788/fgxb20153609.1064
1000-7032(2015)09-1064-07
2015-05-11;
2015-08-09
國(guó)家自然科學(xué)基金(61275153,61335011,61320106014);浙江省自然科學(xué)基金(LY12A04002);寧波大學(xué)王寬誠(chéng)幸?;鹳Y助項(xiàng)目