本检测详细介绍了基于局部表面等离激元(LSPR)的检测技术。LSPR是金属纳米结构在光激发下产生的集体电子振荡现象,其共振条件对周围介电环境极其敏感,使其成为高灵敏传感的理想平台。文章系统阐述了该技术的核心检测项目、广泛的应用范围、关键检测方法以及所需的精密仪器设备,为理解和应用LSPR传感技术提供全面参考。
核心优势
检测中心实验室配备国内外的前沿分析检测设备,检测报告获得CNAS、CMA双重认证,国际互认。
检测流程
检测项目
生物分子相互作用:实时、无标记地检测蛋白质、DNA、抗体-抗原等生物分子之间的结合与解离动力学。
小分子化合物浓度:通过竞争法或直接结合法,高灵敏地测定药物、激素、毒素等小分子在溶液中的浓度。
蛋白质吸附与构象变化:监测蛋白质在纳米材料表面的吸附过程,并探测其构象变化引起的局部折射率改变。
核酸杂交与突变识别:利用固定化的DNA探针,特异性检测互补序列的杂交过程,并可识别单碱基错配。
细胞分泌与膜受体分析:在活细胞水平上,实时监测细胞因子的分泌或细胞膜表面受体与配体的结合事件。
病毒颗粒检测:利用病毒表面蛋白与特异性抗体的结合,实现对病毒颗粒的直接、快速计数与识别。
环境污染物监测:检测水体或空气中的重金属离子、有机农药、抗生素等污染物,实现环境快速筛查。
气体传感:通过功能化纳米结构表面对特定气体的吸附,引起LSPR峰位移,用于可燃、有毒气体检测。
pH值变化:利用对pH敏感的分子修饰纳米颗粒,将氢离子浓度变化转化为光学信号输出。
温度测量:基于金属纳米颗粒本身光学性质与温度的依赖关系,实现纳米尺度的局部温度传感。
检测范围
生命科学与医学诊断:应用于疾病标志物检测、即时检验(POCT)、药物筛选、细胞生物学研究等领域。
食品安全:用于检测食品中的病原微生物、农药残留、非法添加剂以及过敏原等。
环境监测与保护:覆盖水体、土壤和大气中各类化学与生物污染物的现场快速检测需求。
公共安全与反恐:用于探测爆炸物、化学战剂、生物战剂等危险物质,保障公共安全。
材料科学:研究纳米材料表面性质、薄膜生长过程、催化反应中间体等表面界面现象。
药物研发与药理学:在药物发现阶段用于靶点验证、先导化合物筛选及药代动力学研究。
基础物理与化学研究:用于研究等离激元共振机理、纳米尺度光与物质相互作用、表面增强光谱等。
工业过程控制:实时监控化学反应进程、产物浓度或特定成分的变化,优化生产工艺。
海洋监测:应用于海洋生态环境监测,如赤潮毒素、海洋病原菌及营养盐的检测。
穿戴与植入式传感:因其高灵敏和微型化潜力,可集成到可穿戴设备或植入式医疗器械中进行生理指标监测。
检测方法
消光光谱法:最常用的方法,通过测量纳米颗粒悬浮液或基底的透射或吸收光谱,追踪LSPR峰位移动。
散射光谱法:直接测量单个或寡聚纳米颗粒的散射光谱,适用于单颗粒水平的高分辨检测。
暗场显微成像法:利用暗场显微镜观察单个纳米颗粒的散射光强和颜色变化,实现空间分辨的 multiplex 检测。
局域表面等离激元共振传感成像(LSPRi):基于CCD相机对功能化纳米阵列进行宽场成像,实时获取空间分布的结合信号图。
表面增强拉曼散射(SERS):利用LSPR产生的巨大电磁场增强吸附分子的拉曼信号,实现指纹图谱识别和超灵敏检测。
表面增强荧光(SEF):通过调控LSPR与荧光团之间的耦合,增强或淬灭荧光信号,提高检测灵敏度。
光热转换检测法:利用纳米颗粒吸收共振光产生的热效应,通过测量热透镜或光声信号来间接分析物浓度。
折射率传感法:核心原理,通过建立LSPR峰位移(Δλ)与环境折射率变化(Δn)的线性关系进行定量。
波长调制法:在固定波长下监测光强变化,或固定光强下监测波长偏移,适用于动态过程的快速追踪。
偏振分辨检测法:分析与被分析物结合后纳米结构光学各向异性的改变,提供额外的传感维度。
检测仪器设备
紫外-可见-近红外分光光度计:核心设备,用于测量纳米颗粒溶液或传感器芯片的消光(吸收/透射)光谱。
暗场光学显微镜:配备高数值孔径聚光镜和光谱仪,用于单纳米颗粒的散射光谱采集与成像。
显微光谱联用系统:集成显微镜、单色仪和高灵敏度探测器(如CCD、PMT),实现微区光谱分析。
LSPR传感芯片阅读仪:专为LSPR芯片设计的紧凑型仪器,内置光源、流通池和光谱检测模块,适用于高通量筛选。
表面等离子体共振(SPR)仪(改装):部分SPR仪器经过光学调整,可用于测量基于纳米结构的LSPR信号。
拉曼光谱仪:与显微系统联用,用于进行表面增强拉曼散射(SERS)检测,获取分子结构信息。
荧光光谱仪/显微系统:用于进行表面增强荧光(SEF)研究,需具备高灵敏的光子探测能力。
微流控控制系统
:包括注射泵、微流控芯片和阀门,用于精确控制样品引入、混合及反应时间,实现自动化检测。高速CCD或sCMOS相机:用于LSPR成像,需要高帧率和高灵敏度以捕捉动态结合过程的图像序列。
纳米材料合成与表征设备:如透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、动态光散射仪(DLS),用于制备和表征传感所需的纳米结构。
