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密级
学校代码10487
硕士学位论文
基于量子点和纳米金属颗粒的荧光增
强研究
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master in Engineering
Studies on Metal-enhanced Fluorescence Based on
Quantum Dot and Nano-particles
I
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
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保密□， 在 年解密后适用本授权书。
本论文属于
不保密□。
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学位论文作者签名：
指导教师签名：
日期： 年 月 日
日期： 年 月 日
II
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
摘 要
随着生命科学的发展，待研究的样品也越来越复杂，所以对生物检测技术的要求也越来越高。人们需要一种高灵敏度的检测方法来提高检测的灵敏性和正确性。
量子点作为一种新型的荧光标记物，它具有传统荧光染料无法比拟的优点，近些年已经在生物检测以及生物分析领域得到了广泛的应用。金属纳米颗粒由于其良好的稳定性以及较低的毒副作用，也是生物医学领域研究和应用的热门材料。并且金属纳米颗粒通过等离子体共振效应在一定条件下能有效地增强量子点的荧光，从而提高基于量子点的生物检测体系的灵敏度。基于此，本论文设计并建立了一种基于纳米金属颗粒来增强量子点荧光的方法并研究其在生物检测中的应用。
论文的主要工作包括在金或银的纳米颗粒表面包被二氧化硅，通过控制二氧化硅的厚度来调节金属纳米颗粒和量子点之间的距离，复合颗粒由量子点和金属纳米颗粒通过静电或偶联进行结合。实验表明二氧化硅厚度在10 nm时量子点的荧光增强效应最大，增强效应为1.8倍。另外将银纳米颗粒沉积在三氨丙基乙氧基硅烷（APTES）修饰的玻璃基底表面，利用一对分别偶联在银纳米颗粒或量子点上的单链DNA将银纳米颗粒与量子点连接，通过控制DNA的长度来调节银纳米颗粒与量子点之间的距离。实验表明DNA的长度在11.9 nm时量子点的荧光增强效应最大，增强效应达到1.4倍。实验分别在水溶液以及玻璃基底的表面进行，在不同环境下评价荧光增强的效果，从而使该方法普遍有效，满足生物检测中高灵敏度的需要。
关键字：金属增强荧光 量子点 金属纳米颗粒
III
华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文
Abstract
With the development of life science, the sample we are studying is more and more complex, which makes higher request for the technology of biological detection. We all need a new method of detection with higher sensitivity to improve the detection efficiency.
As a new type of fluorescent markers, quantum dots have many advantages which conventional fluorescent dyes can not compare, and they have been widely used in the field of biological detection and analysis in recent years. On the other hand, metal nano-particles are also popular materials in the field of biomedical research and application due to their good stability and low toxicity. And they can enhance the fluorescence intensity of QDs in some situation effectively through the effect of plasmon resonance. This thesis mainly focuses on building up a method to enhance the fluorescence intensity of quantum dots based on metal nano-particles and studying its application in biological detection.
The main work of the thesis contains coating silica on the surface of gold and silver nano-particles and adjusting the distance between metal nano-particles and quantum dots by controlling the thickness of silica, the complex nano-particles are composed of quantum dots and metal nano-particles through electrostatic adsorption and chemical coupling; according to the result of the experiment, the fluorescence of quantum dots gets the maximum enhancement when the thickness of silica is 10 nm, and its fluorescence intensity is equal to 1.8 times of the same amount of quantum dots. The other part of the experiment contains depositing silver nanoparticles on the surface of glass base which modified by APTES, and combining quantum dots and silver nano-particles by DNA, adjusting the distance between silver nano-particles and quantum dots by controlling the length of DNA. The result of experiment indicates that the fluorescence of quantum dots gets the maximum enhancement when the length of DNA is 11.9 nm, and its fluorescence
IV