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过氧亚硝酸盐(ONOO-)和次氯酸(HOCl)是生物体内两种重要的活性氧(ROS)分子,与炎症、相关神经退行性疾病以及心血管疾病等较多病理过程密切相关。但是,由于缺乏强有力的分析检测手段,这些ROS成分在细胞层面上的很多生物学功能还不十分清楚。表面增强拉曼光谱(SERS)技术是一种能从分子水平上获得物质结构及化学组成信息的高灵敏表面分析技术,具有响应速度快、水干扰小、灵敏度高、定性能力强、谱峰窄而适合多组份分析、抗光漂白等优点。因此本文通过制备新型高灵敏特异性纳米探针,克服SERS难以检测小散射截面分子的局限,充分利用SERS技术的上述优点,研究建立细胞内的ONOO-和HOCl的原位检测技术,为涉及ONOO-和HOCl的生化过程研究提供新的技术支持。 首先,利用SERS技术高选择性、不受水分子的干扰、灵敏度高的优点,根据ONOO-可以与苯硼酸类结构发生特异性化学反应生成对应酚类化合物的原理,将能与ONOO-响应的对巯基苯硼酸(PMBA)与具有表面增强拉曼活性的纳米金球(AuNPs)结合,制备纳米探针AuNPs/PMBA,根据纳米探针与ONOO-反应前后的SERS信号变化实现对细胞内外源性ONOO-的检测。该纳米探针对ONOO-的检测达到μM水平,且不受其他生物相关成分如O2·-,·OH及氮氧化物等的干扰。 其次,利用SERS技术高灵敏度、快速响应的特点,设计合成了能够与HOCl分子进行选择性氧化还原反应的2-巯基-4-甲氧基苯酚(MMP),将其与纳米金胶结合形成纳米探针(AuNPs/MMP),根据MMP分子中羟基和甲氧基与HOCl发生的氧化反应,通过探针分子反应前后的SERS光谱变化,实现溶液中以及细胞中内源性HOCl分子的原位检测以及成像。该探针对HOCl分子的检测限达到2.6×10-7M,且在1min内迅速响应,不受其他生物有关成分的干扰。 最后,本论文进一步利用SERS光谱谱带窄便于进行多组分同时分析的特点,将可以与HOCl发生特异性化学反应的MMP和可以与ONOO-发生特异性化学反应的4-巯基苯硼酸频哪醇酯(MBAPE)按一定比例修饰在AuNPs表面,制备生成具有双组份响应性能的AuNPs/MMP/MBAPE纳米探针,根据探针与目标物反应前后的SERS光谱差异实现对HOCl和ONOO-的同时检测,通过LPS及PMA对实验所用巨噬细胞实施刺激,产生内源性HOCl和ONOO-,分别得到纳米探针对HOCl和ONOO-的拉曼成像,实现对单细胞内HOCl和ONOO-的同时高精准原位无损检测及成像。