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叶坚团队开辟超亮漏洞加强拉曼探针用于高速生物成像
公布日期:2019-08-30 11:07:00

        外表加强拉曼散射(SERS)技能在化学、物理、生物、医学等诸多范畴具有紧张的迷信和适用代价。外表加强拉曼探针以其特有的指纹图谱(高特异性)和超窄线宽(多目标检测)的劣势,在生物成像范畴具有宏大潜力。SERS探针在体内生物成像方面体现出宽广的使用远景,如术中拉曼成像检测肿瘤边沿和残留巨大肿瘤等。但是,现有的SERS成像速率远远落伍于临床需求。比方,通常需求几非常钟乃至几小时才干取得一个大范畴的拉曼活体图像。现在限定SERS生物成像开展的次要瓶颈,一是SERS探针的全体拉曼信号不敷强,二是现有的拉曼条理成像速率不敷快。

        SERS探针的信号强度在很大水平上取决于探针的电磁场热门地区(hot spots)的信号分子数目。常用的战略是经过控制探针的形貌,使其具有一些尖端或许粗糙外表来构成电磁场热门地区;还可以经过在金属纳米构造外表或外部引入纳米漏洞来无效地构建电磁场热门。固然拉曼信号加强曾经在差别尺寸和外表形貌的单个纳米颗粒(如球形、多面体和纳米星)和聚个人(如二聚体和三聚体)上停止了研讨,但大少数构造不克不及发生平均且波动的SERS信号加强。

        2019年8月29日,上海交通大先太阳娱乐成网站的叶坚课题组在Nature Communications 发布了题为Ultrabright gap-enhanced Raman tags for high-speed bioimaging的论文。该研讨开辟了一种新型的、外壳为花瓣状构造的漏洞加强拉曼探针(P-GERTs),经过将拉曼信号分子同时嵌入核壳颗粒外部和内部花瓣状构造之间的亚纳米漏洞,完成了探针超高的拉曼信号加强,其加强因子可高达5 × 109,并可完成单颗粒检测,进而完成高速、高比照度的细胞和生物构造成像。P-GERTs在单颗粒程度上体现出精良的信号均一性和光波动性。经过调理内嵌的拉曼信号分子数目,我们可以调理探针的形貌和SERS功能;经过改动内部拉曼信号分子的品种,可以取得多种信号探针以完成多重成像。由于P-GERTs的超高信号强度和Horiba成像条理的优化,单点收罗日期仅为0.7 毫秒/像素,可在较低功率(370mW)下6秒内取得高辨别单细胞拉曼成像(2500个像素),在52秒内取得高比照度大范畴的小鼠活体前线淋逢迎成像。P-GERTs作为超亮和超波动的SERS探针,为克制现在SERS生物成像的瓶颈、完成超疾速生物成像和超敏捷生物传感提供了新的时机。

        上海交通大先太阳娱乐成网站的叶坚课题组不断努力于(外表加强)拉曼光谱在生物医学范畴的使用。自2015年以来课题组已连续在漏洞加强拉曼探针的分解调控(Chemical Communications, 2015;Journal of Applied Physics, 2019)、加强机理研讨(Nano Letters, 2015;ACS Nano, 2018)、分子层光学折射指数丈量(Nanoscale, 2017)、超波动疾速成像(ACS Applied Materials & Interfaces, 2017; RSC Advances, 2018; Journal of Applied Physics, 2019)等方面获得严重停顿;同时也展开了基于漏洞加强拉曼探针的术中前线淋逢迎显影(Biomaterials, 2018)、术中残留巨大肿瘤灶的检测和铲除(ACS Nano, 2018)、早期播散性卵巢癌术中拉曼检测引导的热化疗协同医治(Small, 2018)、单个活细胞程度细胞内胆固醇定量检测(Small Methods, 2018)、侧流层析免疫剖析技能(Applied Surface Science, 2019)等相干生物医学使用研讨。

        本研讨由上海交通大先太阳娱乐成网站的叶坚课题组完成,张雨晴博士为第一著作人,叶坚传授为通讯著作人。该研讨任务失掉了国度天然迷信基金委、上海市教诲委员会顶峰高原学科建立方案、上海交通大学医工穿插研讨基金、上海交通大学医学院隶属瑞金医院“广慈传授”等项目标支持。



原文链接:

http://www.nature.com/articles/s41467-019-11829-y

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