金纳米棒基因探针的构建及用于靶基因检测的原理及示意图
金纳米棒(goldnanorod, GNR)是一种胶囊状的金纳米粒子, 比球形胶体金具有更为独特的光电性质. 金纳米棒有一个横向等离子共振(transverse surfaceplasmon resonance, TSPR)吸收峰和一个纵向等离子共振(longitudinal surface plasmon resonance, LSPR)吸收峰, 分别对应其横轴和纵轴2个特征尺寸, 纵轴长度和横轴直径之比为金纳米棒的长径比(aspect ratio,AR). GNR这一独特的光学性质在生物和化学传感中打开了引人入目的应用前景.
GNR用于光学传感比球形金纳米粒子有很多优势: (1) GNR有2个等离子吸收峰; (2) 可制备长径比可调的 GNR, 改变GNR的长径比, 其LSPR吸收峰可从可见光区向近红外光区调控; (3)GNR的LSPR吸收峰对周围环境的介电性质十分敏感, 可有效地提供界面反应的光学传导信号. GNR这些独特的光学特性使其在抗原检测、癌细胞成像和光热治疗等生物医学领域的应用受到人们的广泛关注. 目前, 应用于生物分析多组分测定的纳米材料有荧光染料掺杂的二氧化硅纳米粒子和量子点等, 量子点价格昂贵, 而荧光染料发射光谱较宽易导致光谱重叠, 限制它们在多组分检测方面的应用. Yu等人通过构建抗体生物功能化的GNR分子探针, 基于GNR的LSPR吸收峰的红移, 实现在同一混合体系中对多种抗原的同时检测. 而基于GNR对多组分基因检测的文献的报道很少。
暨南大学化学系孙桂敏等人通过晶种生长法制备长径比分别为4:1和8:1的金纳米棒, 分别在其表面修饰上抑癌基因p53和pTEN2种不同序列的模型基因片段, 构建金纳米棒基因探针, 这两种基因探针分别于800和1100 nm处有2个近红外吸收峰. 基于探针基因识别靶基因时, 金纳米棒的纵向等离子共振吸收峰吸光度的变化, 对2种靶基因片段混合体系建立特异性识别及检测方法. 结果表明, 在pH为7.0的PBS缓冲溶液中, NaCl浓度为0.2 mol/L时, 在靶基因片段的浓度为3.0~9.0 nmol/L范围内, 金纳米棒的纵向等离子共振吸收峰的变化与靶基因的浓度成线性关系, 检出限分别为1.6和1.2 nmol/L. 实现了在同一混合体系中同时对两种靶基因片段的特异性识别及检测.