项目名称: 近极限尺寸纳米结构的表面增强拉曼效应及其对红细胞携放氧能力的高通量检测

项目编号: No.21503052

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 有机化学

项目作者: 陈佩佩

作者单位: 国家纳米科学中心

项目金额: 21万元

中文摘要: 表面增强拉曼散射在单分子和单细胞检测领域显示出巨大潜力。近极限尺度纳米结构SERS检测是本领域的前沿研究。本项目拟将纳米加工制备的近极限尺寸结构应用于SERS单细胞检测中,建立具有高信号增强和高选择性的SERS活体单个细胞水平的动态检测系统,并针对红细胞血红蛋白氧合状态进行SERS信号的获取与分析,实现红细胞携放氧能力的高通量检测。具体内容如下:建立5纳米左右近极限尺寸纳米结构的加工方法;提出纳米结构的尺寸、形貌等因素影响等离子体共振和拉曼增强效果的理论模型;利用此结构对红细胞血红蛋白的氧合/脱氧状态进行SERS检测。本项目实施在理论上将进一步认清限域空间电子束、等离子体的特殊行为及其与基体的相互作用规律以及拉曼增强效应与近极限尺寸结构的本构关系;在技术上将明确近极限尺寸结构纳米加工的关键控制参数;在应用上将实现红细胞携放氧能力的高通量检测,并有望拓展到到其它细胞及其病生理状态的在位检测。

中文关键词: 纳米加工;电子束曝光;生物检测;表面增强拉曼散射(SERS);氧合状态

英文摘要: The surface-enhanced Raman scattering (SERS) has great potential for the detection of single molecules and biological cells. The detection utilizing the SERS method based on near-fabrication-limit nanostructures is at the cutting edge of the biological detection. The proposal aims to develop a SERS dynamic detection system at the single-cell level with both high enhancement factor (EF) and selectivity by using the near-fabrication-limit nanostructured substrate prepared through micro-/nanofabrication. The studies will focus on the following aspects: the fabrication of near-fabrication-limit nanostructures with 5 nanometer features, the development of theoretical model to describe the structure effect on plasmon resonance and SERS EF, and the SERS probing into the degree of oxidation and de-oxidation for red blood cells. The purpose of this proposal points to three levels: At the theoretical level, it will deep understand the interaction of electron beam and plasma with substrate in confined space, and constitutive relation between SERS EF and nanostructures; At the technical level, the key parameters to fabricate the near-fabrication-limit nanostructures will be clarified; At the applied level, the high-throughput and high sensitive SERS probing into the oxygen carrying/releasing capacity of red blood cells will be realized. And this application will prospectively extend to SERS detection of other cells under their pathological/physiological status.

英文关键词: nanofabrication;electron-beam lithography;biological detection;surface-enhanced Raman scattering;oxygenated status

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