納米銀粉
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納米銀粉范文第1篇
一、納米銀的不同形貌
在實際應用中，不同行業對納米銀的特性有著不同的需求，而納米銀的特性主要由它的結構、形貌、尺寸以及材料本身所處的化學物理環境所決定。目前已成功制出了球形、片狀、立方體、線狀(棒狀)、棱柱等多種形狀的納米銀，其中球形納米銀顆粒和片狀納米銀已經為生產生活帶來了重大的變革。
納米銀粉的表面積大，表面原子比例高，具有高表面活性和良好的光譜殺菌作用，是一種具有長效性和耐候性的抗菌劑，廣泛用于醫用抗菌消炎材料和抗菌陶瓷。納米銀敷料具有持續殺菌特點和顯著的抗菌、促進創傷愈合的良好療效，并且這種敷料對諸如黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌等臨床常見的40余種外科感染細菌有較好的抑制作用。摻入納米銀粉的陶瓷具有殺菌、自清潔的功能。銀納米顆粒熔點低，作為導電漿料可低溫燒結，對基片材料的耐高溫要求大大降低，甚至可采用塑料代替耐高溫的陶瓷材料，因此導電銀漿在電子工業中是一種重要材料。目前，以片狀結構的銀粉制備高導低溫銀漿涂層性能優良，研究和制備光亮的片狀銀粉成為材料科學的一個熱點領域[2]。納米銀線可用于傳輸激光，制造新的光學器件，良好的導電性使其可作為納米電子器件的導線，并可望用于制備新型導電復合材料。目前納米銀棒、納米銀立方體的應用研究還不完善，而樹枝狀納米銀的研究還集中在制備階段。
在納米銀顆粒的制備方法中，物理和化學方法較為成熟，近些年生物還原法正逐漸受到關注。化學法是目前制備納米銀最常用的方法，下面介紹利用電化學方法制備球型銀納米顆粒的學生實驗方案，該方法簡便易行，可以為教師實驗教學提供參考。
二、學生實驗―電化學方法制備球形銀納米顆粒
1.實驗目的
(1)了解前沿領域納米銀的相關知識，理解納米銀的制備原理。
(2)掌握相關實驗技能，提高思考、探究及實驗操作能力。
(3)體驗科學探究的樂趣。
2.實驗原理
用電解裝置，在加有適當穩定劑的有機相電解液或水相電解液中，將硝酸銀、硫酸銀等銀鹽中的Ag+還原為Ag0，可獲得分散的納米銀粒子，這一方法稱為電化學還原法[3]。該法簡單、快速、無污染，是一種合成納米銀的有效手段。由于這是一種新方法，因此合成條件和納米粒子形成機理的研究系統性還存在不足。
在電化學還原制備納米銀的過程中，穩定劑的作用是阻止銀粒子的團聚，控制銀粒子生長，它對納米粒子的形成起著關鍵作用。如果沒有穩定劑，還原生成的Ag0會相互團聚生長，只能得到大顆粒的銀單質。常用的穩定劑有PVP(聚乙烯吡咯烷酮)、EDTA(乙二胺四乙酸)、檸檬酸鈉、半胱氨酸等。
本實驗選用檸檬酸鈉為穩定劑，它在納米銀的制備中主要從兩方面起作用。(1)檸檬酸鈉具有很強的配位能力，可以通過與Ag+配位來降低溶液中游離Ag+ 的濃度，這樣就間接地減緩了Ag0的生成[4]，降低了顆粒聚集的速度。檸檬酸鈉與Ag+的配位離解平衡為：
(2)檸檬酸鈉能夠和初始形成的納米銀團簇(Ag2+，Ag42+)相互作用，從而一定程度上緩解了銀粒子之間的團聚效應。在水相電解液中，在反應初期，Ag+被還原為Ag0，生成的Ag0彼此聚集并和Ag+結合，形成納米銀團簇Ag2+，Ag42+。這些納米銀團簇彼此碰撞，并且再生成的Ag0也會聚集到它們上面，使得銀顆粒變大。
檸檬酸根離子帶有負電荷，它可通過靜電吸引力吸附在帶正電荷的納米銀團簇Ag2+，Ag42+表面，形成負電層。負電層的強排斥作用減少了碰撞引起團聚的概率，因而大大延緩了晶粒的生長速率，形成檸檬酸根包裹的穩定納米團簇[4,5]。檸檬酸根的作用原理如圖1所示[5]：
3.儀器及試劑
試劑：檸檬酸鈉溶液(1%)、硝酸銀溶液(0.001mol•L-1)、丙酮。
儀器：磁力攪拌器、鉑絲-鉑片雙電極系統、10mL小燒杯、試管、吸量管。
4.實驗步驟
(1)向小燒杯中加入3mL檸檬酸鈉溶液和2mL硝酸銀溶液。
(2)在小燒杯中放入磁子，置于磁力攪拌器上，攪拌混合均勻。
(3)插入鉑絲和鉑片(5mm×6mm)。以鉑片電極為工作電極(陰極)，鉑絲為輔助電極，于8～10mA電流下電解20min。停止時，先關閉電流，再停止攪拌。反應完成后，溶液為淡黃色。
(4)離心分離，將上層液體密封避光保存。取出下層固體，分別用蒸餾水及丙酮洗滌兩次，并自然風干。
(5)用掃描電鏡觀察固體產物的形態，可以看到球型納米顆粒，粒徑一般在20～60nm之間。
(6)取密封避光保存的上層液體，測定納米銀溶液的紫外吸收光譜，其特征吸收峰位置出現在400nm左右。
5.拓展探究
依據以上實驗方法，改變硝酸銀、檸檬酸鈉的用量及電流大小，通過比較產物的粒徑及形貌，探究制備條件對球形納米銀的粒徑及形貌的影響。
參考文獻
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納米銀粉范文第2篇
【關鍵詞】高嶺土-納米銀；插層；制備
1.高嶺石的概述
地球上的礦產，主要分為能源礦產、金屬礦產和非金屬礦產三種類型。高嶺土是一種重要的非金屬礦產，與云母、石英、碳酸鈣并稱為四大非金屬礦產。我國是世界上最早發現和利用高嶺土的國家，遠在3000年前的商代所出現的刻紋白陶，就是以高嶺土制成。江西景德鎮生產的瓷器名揚中外，歷來有“白如玉、明如鏡、薄如紙、聲如罄”的美譽。中國是高嶺土的主要出產國，產地有江西景德鎮、江蘇徐州、河北唐山、湖南醴陵等。現在高嶺土（Kaolin）一詞就是來源于景德鎮東郊的高嶺村產的一種可以制瓷的白色粘土而得名。
2.銀納米材料的概述
2.1性質
納米超微粒子（1～100nm），其本身具有量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應，與普通大顆粒材料相比，呈現出許多傳統材料所不具備的物理、化學性質，近年來已成為物理、化學、材料學科研究的前沿領域。納米銀顆粒因具有表面效應、量子尺寸效應和宏觀量子隧道效應等，顯示出許多獨特的物理和化學性質。納米銀粉具有很高的表面活性及催化性能，優異的導電性、抗氧化性以及低溫燒結性能等。但納米粒子也易于團聚，制備過程中常常需加分散劑等，以層狀硅酸鹽的片層為納米反應器的模板制備納米材料是當前材料研究領域的熱點之一。
2.2制備方法
根據制備原理的不同，銀納米材料的制備方法有物理法、化學法和生物法。目前, 銀納米材料的制備方法主要有化學還原法、沉積法、電極法、蒸鍍法、機械研磨法等。
2.2.1化學還原法
化學還原法是制備銀納米材料的主要方法，具有設備簡單、操作方便、反應條件溫和、制得的納米銀產量大、純度高、顆粒的大小和形狀可控、粒徑分布相對集中等諸多優點。此法所采用的銀鹽主要為AgNO3或銀氨絡合物；常用的還原劑是H2O2、甲醛、水合肼、抗壞血酸、檸檬酸、乙醇、糖、有機胺、多元醇、亞鐵鹽等；常用的分散劑與保護劑有聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、明膠、一元醇、多元醇、山梨醇、芳香醇蠟、多元芳香烴。分散劑與保護劑的作用是使被還原出的Ag處于高度分散狀態，以防止其團聚結晶。
2.2.2電化學法
電化學法是直接用電解的方法制備納米銀，電解過程中需要加入配位穩定劑，以防止電解生成的單質顆粒團聚，獲取的實驗結果比較單一，分別以顆粒狀、棒狀和樹枝狀結構的銀納米材料為主。
3.高嶺石夾層復合物的概述
高嶺土夾層復合物屬二維納米材料,表面性質和用途發生了很大變化,在催化劑、金屬回收、凈水劑和吸附劑等方面具有新的用途,由原先的體積填料轉向功能性填料。
3.1高嶺土插層反應的機理
一般認為,高嶺土的插層反應是通過層間氫鍵的斷裂以及和插層分子形成新的氫鍵而實現的。也可以說是電子轉移機理。
3.2制備
插層法是最有效地制備納米級高嶺土的方法。插層法是指在不改變具有層片狀主體結構特征的前提下,客體能夠可逆的插入主體層片之間的縫隙中。某些有機小分子能夠直接破壞高嶺石層與層之間形成的氫鍵插入到高嶺土的層間,撐大了高嶺石層間距,使高嶺石層與層產生剝離。影響插層的因素較多,包括有機物本身的特性、含水量、溫度、壓力、pH 值以及高嶺土的粒徑大小、結晶程度等。根據插層劑和高嶺土插層反應的狀態不同,高嶺土插層反應的方法分為液相插層法和固相插層法。
3.2.1固相插層法
固相插層法主要是利用外來的機械力來促進固體插層劑與高嶺土作用而進入高嶺土層間，即將高嶺土與固體插層劑混合后研磨來完成插層反應。下述液相插層法的驅動力以濃度梯度為主, 這里則是利用了外力使插層劑進入高嶺土層間。優點是插層效果好，即使是少量的研磨也能顯著地提高高嶺土的插層率。缺點是插層時間長，而且過度的研磨會破壞高嶺土的晶體結構，降低高嶺土的有序度，增加其本身的體缺陷早期研究中,就有人將高嶺土和醋酸鉀或尿素等一起研磨,得到高嶺土夾層復合物。一般說來,人工和Fisher研磨可以剝離高嶺土的層狀結構,而Retsch球磨機研磨后可以得到新的夾層復合物。固相插層法可以剝離高嶺土的層狀結構,制備無定形高嶺土,但同時也會導致片層的。
3.2.2液相插層法
液相插層法是插層劑在液態、溶液或熔融狀態下進行的插層反應。大多數插層反應都是在液相中進行的。由于插層劑自身特點和高嶺土插層反應的特殊性,并不是所有的分子都能夠直接插入高嶺土層間,大多數分子通過置換的方法嵌入高嶺土層間,具體如下:
（1）直接插層：
直接插層法是僅少量極性小分子、短鏈脂肪酸的一價堿金屬鹽和堿金屬的鹵化物可以直接嵌入高嶺土層間。優點是操作簡單，反應條件容易控制，取代作用完全，插層效果好。缺點是插層時間太長，插層效率低。通過直接插層得到的小分子/高嶺土夾層復合物通常作為媒介物,為大分子置換插層提供可能性。我們稱之為”預插層體”。
（2）兩步插層：
對于不能和高嶺土直接插層的物質,它們可以置換高嶺土”預插層體”層間的小分子,通過置換的方法制備高嶺土夾層復合物。
（3）蒸發溶劑插層法：
蒸發溶劑插層法是小分子在蒸發溶劑、濃縮混合體系的過程中進入高嶺土層間而實現的插層反應，整個反應過程溶劑不斷蒸出,溶液濃度不斷增大。
3.3高嶺土夾層復合物的結構和表征
研究高嶺土夾層復合物的結構通常從兩個方面入手,一是插層分子在高嶺土層間的排列方式；二是插層后高嶺土自身結構的變化,發生插層反應的基團等等。插層后高嶺土最明顯的變化就是沿c 軸膨脹,膨脹的程度是由層間小分子的大小和排列方式決定的。表征插層高嶺土最重要最常用的手段就是XRD和拉曼光譜或紅外光譜( IR) 分析,前者直觀反映插層反應的程度; 后者反映小分子結合的部位,也就是插層反應發生的官能團,高嶺土各個基團插層后振動頻率的變化。TEM或SEM是表征插層后高嶺土形態的有效方式。
3.4展望
高嶺土的用途多種多樣,隨著經濟的發展,各行各業對高嶺土的需求量急速增加,對高嶺土的質量要求也越來越高,普通的高嶺土已不能滿足工業的需求,綜合開發利用高嶺土資源勢在必行。途徑就是發展深加工,開發新產品,從傳統的應用領域轉向高科技、新技術、高效益的領域。 [科]
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納米銀粉范文第3篇
關鍵詞:納米材料;物理方法;化學方法
1引言
納米材料和納米科技被廣泛認為是二十一世紀最重要的新型材料和科技領域之一。早在二十世紀60年代,英國化學家thomas就使用“膠體”來描述懸浮液中直徑為1nm-100nm的顆粒物。1992年,《nanostructured materials》正式出版,標志著納米材料學成為一門獨立的科學。納米材料是指任意一維的尺度小于100nm的晶體、非晶體、準晶體以及界面層結構的材料。當粒子尺寸小至納米級時,其本身將具有表面與界面效應、量子尺寸效應、小尺寸效應和宏觀量子隧道效應,這些效應使得納米材料具有很多奇特的性能。自1991年iijima首次制備了碳納米管以來,一維納米材料由于具有許多獨特的性質和廣闊的應用前景而引起了人們的廣泛關注。納米結構無機材料因具有特殊的電、光、機械和熱性質而受到人們越來越多的重視。美國自1991年開始把納米技術列入“政府關鍵技術”,我國的自然科學基金等各種項目和研究機構都把納米材料和納米技術列為重點研究項目。由于納米材料的形貌和尺寸對其性能有著重要的影響,因此,納米材料形貌和尺寸的控制合成是非常重要的。作為高級納米結構材料和納米器件的基本構成單元(bui1ding blocks),納米顆粒的合成與組裝是納米科技的重要組成部分和基礎。本文簡單綜述了納米材料合成與制備中常用的幾種方法,并對其優劣進行了比較。
2納米材料的合成與制備方法
2.1物理制備方法
2.1.1機械法
機械法有機械球磨法、機械粉碎法以及超重力技術。機械球磨法無需從外部供給熱能,通過球磨讓物質使材料之間發生界面反應,使大晶粒變為小晶粒,得到納米材料。范景蓮等采用球磨法制備了鎢基合金的納米粉末。xiao等利用金屬羰基粉高能球磨法獲得納米級的fe-18cr-9w合金粉末。機械粉碎法是利用各種超微粉機械粉碎和電火花爆炸等方法將原料直接粉碎成超微粉,尤其適用于制備脆性材料的超微粉。超重力技術利用超重力旋轉床高速旋轉產生的相當于重力加速度上百倍的離心加速度,使相間傳質和微觀混合得到極大的加強,從而制備納米材料。劉建偉等以氨氣和硝酸鋅為原料,應用超重力技術制備粒徑20nm—80nm、粒度分布均勻的zno納米顆粒。
2.1.2氣相法
氣相法包括蒸發冷凝法、溶液蒸發法、深度塑性變形法等。蒸發冷凝法是在真空或惰性氣體中通過電阻加熱、高頻感應、等離子體、激光、電子束、電弧感應等方法使原料氣化或形成等離子體并使其達到過飽和狀態,然后在氣體介質中冷凝形成高純度的納米材料。takaki等在惰性氣體保護下,利用氣相冷凝法制備了懸浮的納米銀粉。杜芳林等制備出了銅、鉻、錳、鐵、鎳等納米粉體,粒徑在30nm—50 nm范圍內可控。魏勝用蒸發冷凝法制備了納米鋁粉。溶液蒸發法是將溶劑制成小滴后進行快速蒸發,使組分偏析最小,一般可通過噴霧干燥法、噴霧熱分解法或冷凍干燥法加以處理。深度塑性變形法是在準靜態壓力的作用下,材料極大程度地發生塑性變形,而使尺寸細化到納米量級。有文獻報道,φ82mm的ge在6gpa準靜壓力作用后,再經850℃熱處理,納米結構開始形成,材料由粒徑100nm的等軸晶組成,而溫度升至900℃時,晶粒尺寸迅速增大至400nm。
2.1.3磁控濺射法與等離子體法
濺射技術是采用高能粒子撞擊靶材料表面的原子或分子,交換能量或動量,使得靶材料表面的原子或分子從靶材料表面飛出后沉積到基片上形成納米材料。在該法中靶材料無相變,化合物的成分不易發生變化。目前,濺射技術已經得到了較大的發展,常用的有陰極濺射、直流磁控濺射、射頻磁控濺射、離子束濺射以及電子回旋共振輔助反應磁控濺射等技術。等離子體法是利用在惰性氣氛或反應性氣氛中通過直流放電使氣體電離產生高溫等離子體,從而使原料溶液化合蒸發,蒸汽達到周圍冷卻形成超微粒。等離子體溫度高,能制備難熔的金屬或化合物,產物純度高,在惰性氣氛中,等離子法幾乎可制備所有的金屬納米材料。
以上介紹了幾種常用的納米材料物理制備方法,這些制備方法基本不涉及復雜的化學反應,因此,在控制合成不同形貌結構的納米材料時具有一定的局限性。
2.2化學制備方法
2.2.1溶膠—凝膠法
溶膠—凝膠法的化學過程首先是將原料分散在溶劑中,然后經過水解反應生成活性單體,活性單體進行聚合,開始成為溶膠,進而生成具有一定空間結構的凝膠。stephen等利用高分子加成物(由烷基金屬和含n聚合物組成)在溶液中與h2s反應,生成的zns顆粒粒度分布窄,且被均勻包覆于聚合物基體中,粒徑范圍可控制在2nm-5nm之間。marcus jones等以cdo為原料,通過加入zn(ch3)2和s[si(ch3)3]2制得了zns包裹的cdse量子點,顆粒平均粒徑為3.3nm,量子產率(quantum yield,qy)為13.8%。
2.2.2離子液法
離子液作為一種特殊的有機溶劑,具有獨特的物理化學性質,如粘度較大、離子傳導性較高、熱穩定性高、低毒、流動性好以及具有較寬的液態溫度范圍等。即使在較高的溫度下,離子液仍具有低揮發性,不易造成環境污染,是一類綠色溶劑。因此,離子液是合成不同形貌納米結構的一種良好介質。jiang等以bicl3和硫代乙酰胺為原料,在室溫下于離子液介質中合成出了大小均勻的、尺寸為3μm—5μm的bi2s3納米花。他們認為溶液的ph值、反應溫度、反應時間等條件對納米花的形貌和晶相結構有很重要的影響。他們證實,這些納米花由直徑60nm—80 nm的納米線構成,隨老化時間的增加,這些納米線會從母花上坍塌,最終形成單根的納米線。趙榮祥等采用硝酸鉍和硫脲為先驅原料,以離子液為反應介質,合成了單晶bi2s3納米棒。
2.2.3溶劑熱法
溶劑熱法是指在密閉反應器(如高壓釜)中,通過對各種溶劑組成相應的反應體系加熱,使反應體系形成一個高溫高壓的環境,從而進行實現納米材料的可控合成與制備的一種有效方法。lou等采用單源前驅體bi[s2p(oc8h17)2]3作反應物,用溶劑熱法制得了高度均勻的正交晶系bi2s3納米棒,且該方法適于大規模生產。liu等用bi(no3)3•5h2o、naoh及硫的化合物為原料,甘油和水為溶劑,采用溶劑熱法在高壓釜中160℃反應24-72 h制得了長達數毫米的bi2s3納米帶。
2.2.4微乳法
微乳液制備納米粒子是近年發展起來的新興的研究領域,具有制得的粒子粒徑小、粒徑接近于單分散體系等優點。1943年hoar等人首次報道了將水、油、表面活性劑、助表面活性劑混合,可自發地形成一種熱力學穩定體系,體系中的分散相由80nm- 800nm的球形或圓柱形顆粒組成,并將這種體系定名微乳液
。自那以后,微乳理論的應用研究得到了迅速發展。1982年,boutonnet等人應用微乳法,制備出pt、pd等金屬納米粒子。微乳法制備納米材料,由于它獨特的工藝性能和較為簡單的實驗裝置,在實際應用中受到了國內外研究者的廣泛關注。
4結論
納米材料由于具有特異的光、電、磁、催化等性能,可廣泛應用于國防軍事和民用工業的各個領域。它不僅在高科技領域有不可替代的作用,也為傳統的產業帶來生機和活力。隨著納米材料制備技術的不斷開發及應用范圍的拓展,工業化生產納米材料必將對傳統的化學工業和其它產業產生重大影響。但到目前為止,開發出來的產品較難實現工業化、商品化規模。主要問題是:對控制納米粒子的形狀、粒度及其分布、性能等的研究很不充分;納米材料的收集、存放,尤其是納米材料與納米科技的生物安全性更是急待解決的問題。這些問題的研究和解決將不僅加速納米材料和納米科技的應用和開發,而且將極大地豐富和發展材料科學領域的基礎理論。
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納米銀粉范文第4篇
【摘要】 本研究分析獼猴單倍體相合造血干細胞移植前后外周血單個核細胞中細胞因子（TGF-β，IL-2，IL-6，IL-10，IFN-γ，TNF-α，FAS-L）mRNA的表達并探討這些細胞因子在急性移植物抗宿主病（aGVHD）發生和病理變化中的作用，以尋找能夠早期預測和鑒別診斷aGVHD的指標。5例獼猴經非清髓預處理后接受單倍體相合外周血造血干細胞移植；半定量逆轉錄聚合酶鏈反應法（RT-PCR）檢測移植前后8種細胞因子mRNA的表達，動態觀察這些細胞因子在移植后aGVHD中的表達情況。結果表明： 5例獼猴均成功獲得造血重建。1例移植排斥，長期無病存活；其余4例為混合嵌合和完全嵌合植入，1例低比例嵌合植入經第二次輸注供者外周血造血干細胞后獲得高比例嵌合植入；1例發生腸道Ⅲ度GVHD。移植前后體內Th1和Th2類細胞因子都有不同程度的變化，在aGVHD期間TGF-β呈下調表達，其余均為上調表達；植入比例減低的獼猴各細胞因子也下降至移植前水平。結論： TGF-β在aGVHD發生前的下降趨勢可能是GVHD預測指標，并且能夠作為腸道GVHD的鑒別診斷指標。
【關鍵詞】 造血干細胞移植
Kinetic Study of Various Cytokine mRNA Expressions in Rhesus Treated with Haploidentical Peripheral Blood Stem Cell Transp-lantation
Abstract This study was aimed to analyze the mRNA expression of cytokines （TGF-β，IL-2，IL-6，IL-10，IFN-γ，TNF-α，FAS-L）in five rhesus treated with haploidentical peripheral blood stem cell transplantation after nonmyeloablative preparative regimens and to explore the role of these cytokines in the development and pathology of acute graft-versus-host-disease (aGVHD). Five rhesus monkeys received nonmyeloablative haploidentical peripheral blood stem cells transplantation. Semi-quantitative reversed transcription polymerase chain reaction （RT-PCR）was used to analyze the kinetics of cytokine mRNA expression in the transplantation and aGVHD. The results showed that five rhesus monkeys acquired hematopoietic reconstitution successfully. The graft was rejected in one monkey which survived without disease，the other four achieved mixed chimerism and full donor chimerism. Chimerism of low centigrade in one monkey achieved high centigrade at 35 days after donor stem cell infusion. Intestinal aGVHD grade Ⅲ developed in one monkey. Cytokines of Th1 and Th2 changed after transplantation. In period of aGVHD，expression of TGF-β decreased but all others increased in various levels. When donor chimerism decreased，the cytokines decreased accordingly. It is concluded that the decrease of TGF-β mRNA may be an indicator to predict aGVHD，and can be used as a differential diagnostic indicator for intestinal GVHD.
Key words
hematopoietic stem cell transplantation; haploidentical perpheral blood stem cell transplantation; graft-versus-host-disease; cytokine; rhesus monkey
非清髓造血干細胞移植在治療惡性血液病中顯示了優勢，如適應年齡擴大、并發癥減少、急性移植物抗宿主病（aGVHD）發生率低，且嚴重度輕等［1］。然而，對于許多患者來說，由于缺乏人類白細胞抗原（HLA）配型相合的供者而喪失了移植治療的機會。單倍體相合移植的研究是解決這一問題的一個途徑，但是由于HLA差異較大，GVHD的發生率增高，嚴重度增加。目前認為，GVHD的發生發展與“細胞因子風暴”的作用有關［2］。細胞因子間可以相互誘生，引起瀑布樣效應，同時又可以相互調節保持平衡。本研究采用逆轉錄聚合酶鏈反應法（RT-PCR）檢測獼猴單倍體相合移植前后外周血單個核細胞中細胞因子（TGF-β，IL-2，IL-6，IL-10，IFN-γ，TNF-α，FAS-L）mRNA的表達，觀察細胞因子在單倍體移植過程中的動態變化，尋找能夠早期預測和鑒別診斷aGVHD的指標，探討這些細胞因子在aGVHD的發生中的作用。
材料和方法
實驗動物
健康獼猴10只（購自軍事醫學科學院動物中心），進行親代子代間或同胞間非清髓異基因外周造血干細胞移植（Allo-NST），動物飼養合格證號SCXK-（軍）2002－001。供受者間MHC配型用混合淋巴細胞反應法（MLR）按常規方法進行，最后計算刺激指數（SI），單向SI供受者＝R供S受 OD/R供S供 OD，結果SI均>3。
供者猴外周血干細胞動員和采集
用G-CSF 10 μg/(kg·d)（惠爾血，Kirin公司），分2次皮下注射，動員供者的外周血干細胞，動員后第5天、第6天查血象，WBC上升至>40×109/L時用CS3000plus血細胞分離儀分離外周血干細胞，每次分離單個核細胞約50 ml，計數，用流式細胞儀測定CD34+細胞的含量。
非清髓性預處理和GVHD預防
預處理前先進行腸道準備（慶大霉素4萬單位口服，1次/日）共5天。預處理和GVHD預防具體如下：氟達拉賓（Flud）： 50 mg/（m2·d）（移植前4天-移植前2天），環磷酰胺（CTX）： 45 mg/（kg·d）（移植前4天，移植前2天），全身照射（TBI）： 2 Gy (0天，Co60劑量率0.3 Gy/min)，馬抗人胸腺細胞球蛋白: 5 mg/（kg·d）（移植前4天-移植前2天)，甲基強的松龍: 2 mg/（kg·d）(移植前4天-移植前2天)，1 mg/（kg·d）（移植前1天-移植后2天)，環胞菌素（CSA）： 6 mg/（kg·d）(移植前4天-移植后35天)，(監測CSA濃度，據其調整CSA用量，使CSA濃度維持在200 ng/ml左右)，霉酚酸酯（MMF）： 40 mg/（kg·d） (移植前4天-移植后35天)，鼠抗人CD25單克隆抗體（塞尼哌）： 1 mg/kg(移植后1天，4天，8天)。
嵌合狀態分析
移植后抽取7、14、21、30和60天的外周血及7、14、30和60天的骨髓，用PCR法檢測嵌合水平。本研究建立了短串連重復序列－聚合酶鏈反應（STR-PCR）相對定量檢測移植后獼猴造血嵌合體的方法。對于供受體性別不同的獼猴，采用性別位點（amelogenin基因位點）進行嵌合體分析；對于性別相同的獼猴，采用6個獼猴STR位點（D4S2365，D15S644，D18S536，D7S826，D11S2002和D10S611）進行嵌合分析。簡要的步驟為：移植前供者和受者標本分別用上述STR位點的特異性引物擴增，獲得最少2個能區別供受體的位點（有信息位點）；移植后用有信息位點的特異性引物進行PCR擴增。PCR產物經聚丙烯酰胺凝膠電泳和硝酸銀染色分離鑒定；用凝膠成像分析儀分析供者和受者特異性DNA條帶的密度比值，由此估算出擴增前混合樣本中供受者成分的比值。敏感性約為1%-2.5%。實驗結果重復2次以上，以排除實驗誤差［3、4］。
血液標本采集
分別于以下時間采集外周血標本3 ml： ①移植預處理前；②輸注造血干細胞前2小時；③移植后7、14、21、28和60天；④移植后出現皮疹、腹瀉、發熱及其它癥狀的獼猴在癥狀出現2小時內尚未治療時及癥狀控制后。血液標本用4%枸櫞酸鈉抗凝，淋巴細胞分離液（Ficoll，比重1.077）分離外周血單個核細胞。
細胞因子檢測
用TRIZOL法提取單個核細胞總RNA，RT-PCR法檢測細胞因子mRNA的表達變化，選擇β肌動蛋白（β-actin） 作內參照。查GenBank得到獼猴各細胞因子和β-actin的cDNA或mRNA序列，應用Primer3軟件設計引物，通過BLAST軟件校對。引物的序列見表1。實驗主要步驟如下：取2 μg RNA，逆轉錄為cDNA； 20 μl PCR體系包括1 μl cDNA，10×PCR buffer 2 μl，Taq酶1 U，dNTP 2 μl，目的片段上下游引物各10 pmol，β-actin上下游引物各2.5 pmol。退火溫度及循環數根據PCR預實驗確定，使目的片段和內參照的擴增均處于指數增長期且尚未達到飽和時。取PCR產物5 μl進行1.5%瓊脂糖凝膠電泳，用凝膠成像處理系統分析電泳結果。將各細胞因子電泳條帶與內參照進行輝度比較得出積分。Table 1. Primers for eight cytokines determined（略）
結 果
植入與存活
移植輸注的MNC數量為（5-10）×108／kg(受者體重)，CD34+細胞數為（1.2-4）×106／kg(受者體重)，白細胞和血小板數于移植后1天-4天降至最低，造血恢復時間為移植后6天-13天。5只獼猴均成功獲得造血重建。死亡2只，其中1只于移植后61天死于腸道急性GVHD，另1只于移植后52天死于腎功能衰竭；存活3只的存活時間均超過60天。例1移植排斥，長期無病存活；其余4例移植后均獲得供者造血干細胞的混合嵌合植入或完全嵌合植入。例4由移植后30天的低比例嵌合植入（45％）經二次輸注供者外周血造血干細胞后獲得高比例嵌合植入（85％）（表2）。
aGVHD
例2于移植后21天出現腹瀉，大便為黃色水樣便，每天量約80-120 ml，體溫正常，無明顯感染灶，大便培養見大腸桿菌，給于甲基強的松龍、抗CD25單克隆抗體、FK506等藥物治療，于移植后40天癥狀減輕，大便轉為糊狀，但是體重逐漸下降，白蛋白量持續減低，于移植后61天全身耗竭死亡，病理檢查證實為腸道Ⅲ度aGVHD。例3和例5均由混合嵌合植入轉化為完全供者嵌合植入，未見aGVHD表現；例1移植排斥，例4獲得混合嵌合植入，均未見aGVHD表現。
感染
例3于移植后1天出現體溫升高，超過39℃，雙肺有散在濕啰音，給與抗生素抗感染、輸血支持治療，移植后14天造血恢復后體溫恢復正常，未聞及肺部濕啰音。
細胞因子檢測
Th1類細胞因子（IL-2，TNF-α，IFN-γ）的變化 5例獼猴均在移植的當天或移植后7天時出現各細胞因子升高。例1隨著移植排斥各細胞因子逐漸降低到移植前水平；例2在出現aGVHD期間這些細胞因子升高，IFN-γ和IL-2均在癥狀最重的移植后28天達到峰值，之后隨癥狀的控制而下降，TNF-α增高的幅度不大；例3觀察到3個因子在移植后7天升高，移植后14天略有恢復，IFN-γ甚至低于移植前表達水平；例4移植后14天各因子升高到峰值，之后逐漸降低，移植后60天又有升高；例5呈現緩慢增高趨勢（圖1）。
Table 2. Features of five rhesus monkeys recived haploidentical peripheral blood stem cell transplantation after nonmyeloablative preparative regimens（略）
Th2類細胞因子（IL-6，IL-10）的變化
例1隨著移植排斥IL-6逐漸減低到移植前水平；例2急性GVHD期間IL-6升高，移植后28天達峰值；IL-10的升高在例1和例3出現在移植后7天，例2在aGVHD期間觀察到IL-10明顯升高；例4在移植后14天兩因子均達到峰值，之后減低，移植后60天回升；例5中IL-6變化不大，IL-10在移植后2-4周內升高（圖2）。
TGF-β的變化
例1和例5中未見TGF-β的明顯變化；例2從移植后7天開始觀察到TGF-β表達的減低趨勢，在開始出現臨床GVHD癥狀的移植后21天達最低值，之后表達逐漸回升；例3于移植后14天TGF-β升高，移植后7天時無變化；例4中TGF-β從預處理開始即升高，移植后28天時基本降至移植前水平，移植后60天又有升高（圖3）。
FasL的變化
例2在移植后14天-28天FasL表達升高；例1、3 、4、5均在移植后的1-3周內才有升高表達（圖4）。
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討論
aGVHD是單倍體相合異基因造血干細胞移植的重要并發癥之一。以往的研究表明，細胞因子的表達變化、構成比例以及多態性等因素在aGVHD發生發展過程中起了重要的作用［5，6 ］。Th1類細胞因子對aGVHD起到了放大作用，而Th2類細胞因子對aGVHD起到了抑制作用。本實驗檢測了Th1類細胞因子IL-2、IFN-γ、TNF-α和Th2類細胞因子IL-6、IL-10，以及TGF-β和FasL在移植前后的變化，結果發現，例2在aGVHD過程中，Th1類細胞因子和Th2類細胞因子均有不同程度的升高，在腸道aGVHD癥狀出現的最初2小時就觀察到Th1、Th2細胞因子的改變趨勢，并且在臨床癥狀最嚴重的移植后28天各細胞因子的改變達到峰值，隨著GVHD癥狀的控制（腹瀉減輕），這些改變逐漸恢復正常；唯有TGF-β從移植后第1周就開始下降，在產生GVHD癥狀的移植后21天降至谷值。例3未發生GVHD，移植后7天開始出現肺部感染，體溫升高，造血恢復后體溫下降，各細胞因子的表達在移植后7天有較明顯的增高，移植后14天逐漸下降，與體溫的變化一致。在移植排斥的例1，移植后1周時各細胞因子均有不同程度的升高，伴隨植入比例的下降，細胞因子表達也逐漸降低，移植后60天檢測各因子基本降至正常水平。例4第1次移植后植入比例逐漸下降，35天進行供者造血干細胞輸注（DSI），植入比例增加到85%，各細胞因子均在植入率較高的移植后14天達到峰值，隨后隨植入比例的下降而減低，DSI后隨植入比例增高而增加。可見，移植后細胞因子的改變與植入率是相關的，移植后細胞因子迅速恢復到移植前水平很可能預示著移植排斥。例5逐漸由混合嵌合轉化為完全嵌合，各細胞因子均有不同程度的升高。
GVHD中各細胞因子的表達不是單一改變，而是成網絡性的統一變化。這可能是細胞因子風暴級聯放大效應所導致。Min等［7］檢測了52例異基因外周造血干細胞移植患者血清中IL-6、IL-8、IL-10、TNF-α的表達，發現移植后1周IL-6水平的增加能夠作為移植后并發癥的早期預測指標，IL-6和IL-10的增高表達與移植后并發癥（不一定是GVHD）相關。臨床檢測移植后患者的IL-6和IL-10水平，均肯定其在GVHD預測、發生和發展中有一定作用［8-14］。我們的結果發現，例2在aGVHD期間IL-6和IL-10高表達；例1移植后1周IL-6、IL-10升高表達，移植排斥后無病存活超過1年；例3各細胞因子的變化與體溫的升高相關。因為我們的實驗例數較少，未能觀察到IL-6、IL-10與aGVHD的關系，也不能區分開炎癥對這兩個因子表達的影響。
實驗發現，例2 在aGVHD時TGF-β的表達明顯減低，而其余例中TGF-β的表達均增高，尤其是例3 TGF-β在移植后14天體溫正常時增高，且變化幅度較為明顯。通過對本實驗5例移植中TGF-β變化的分析，我們推測它可能可以作為鑒別診斷aGVHD的有用指標之一。TGF-β不僅可以排除發熱對細胞因子變化的影響，同時也可能作為臨床上不易與其他腹瀉相區分的腸道aGVHD的鑒別診斷指標。本實驗的結果與文獻報道相符［15］。
對于GVHD中細胞因子變化的研究也為其治療提供了思路。應用封閉細胞因子或其受體的藥物，以及抗細胞因子抗體都可以降低細胞因子的作用，減輕組織損傷。研究發現TNF在aGVHD的細胞因子級聯“瀑布”式反應中起到關鍵的作用。TNF以及其家族成員通過上調Th1類細胞因子的表達影響aGVHD的腸道炎癥反應 ［16］ 。在動物MHC完全不相合移植實驗中發現阻斷TNF/TNFR反應可以減輕腸道aGVHD ［17］。Kobbe等［18］應用抗TNF單克隆抗體（infliximab）治療4例大劑量激素治療無效的重癥aGVHD患者，3/4例患者癥狀明顯緩解，2/4例患者治療后存活超過200天。實驗和臨床研究均發現，抗TNF治療對腸道GVHD比對其他器官GVHD更加有效［18-20］。
GVHD病理變化和細胞凋亡有很大聯系，Fas-FasL參與了細胞凋亡的發生［21］。FasL可通過不依賴穿孔蛋白的殺傷作用誘導Fas+細胞凋亡，它在GVHD中很可能發揮了重要的作用，因此本研究也選擇FasL進行檢測。例2在腸道aGVHD期間FasL表達水平升高，伴隨治療藥物的應用其表達水平逐漸下降，說明獼猴腸道aGVHD可以用藥物控制，FasL mRNA表達的減低證明治療有效。CSA、FK506可強烈抑制FasL的表達及其生物活性，從而抑制FasL誘導的T細胞激活，避免表達Fas同種異基因抗原的宿主細胞凋亡，從而控制GVHD。許多研究推測IFN-γ在啟動aGVHD上起到重要的作用。IFN-γ可以誘導細胞高表達Fas，引起細胞的凋亡。Ellison等［22］應用TNF-γ基因敲除小鼠供者研究IFN-γ在C57BL/6--B6D2F1小鼠半相合移植后GVHD中的作用，發現應用IFN-γ基因敲除供者移植后依然產生GVHD，但是病程明顯延長，出現類似慢性GVHD的癥狀，同時也發現Th2細胞因子表達增加。此研究結果提示在aGVHD時期調節IFN-γ的表達可以起到一定的治療作用。
本研究應用獼猴單倍體相合NST模型檢測細胞因子的動態變化在國內外均屬首例。雖然半定量PCR的靈敏度及準確性較差，但是它的操作簡單，成本較低，適合應用于較多的細胞因子初步研究中。本實驗發現，移植猴細胞因子的表達變化與臨床癥狀和植入情況聯系密切。實驗結果提示： TGF-β在aGVHD和無aGVHD動物中的表達存在顯著差別，這一結果可以作為aGVHD的鑒別診斷指標，如區分普通腹瀉與腸道aGVHD的腹瀉，并且可以用于判斷aGVHD時排除炎性發熱對細胞因子表達變化的影響。但是，由于本實驗研究動物例數較少，這一結果我們將在檢測臨床患者移植前后細胞因子的變化加以驗證。
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納米銀粉范文第5篇
1.1SERS閃爍和擺動
有文獻報道在單顆粒和納米聚集體上發現了不連續表面增強拉曼散射現象。典型的閃爍時間間隔從毫秒到秒不等。最近的研究發現SERS閃爍包括了熱激活和光誘導兩個部分。許多證據顯示這種SERS信號的波動是由于熱激活分子在顆粒表面的擴散而產生的。利用波長分辨光譜進而發現信號波動來自增強拉曼散射，而不是光致發光或者瑞利散射。測量的信號強度包含了拉曼和背景信號在557–663nm的波段的總和。另一個重要的特征是SERS光譜包含了很強的背景信號。這種背景信號并不是R6G的熒光而是SERS的連續發射信號。在SERS閃爍的“Off”階段，光數量很少，這說明SERS信號和背景信號是成正相關的，而且是同時波動的。Michaels等發現SERS強度和背景信號隨時間成高度相關。大量的數據統計發現在0.1mW激光激發下，SERS閃爍的On-time大約是80ms。另一個有趣的發現是SERS光譜擺動現象，就是SERS信號會突然改變他們的頻率。這種現象首先由Nie和Emory報道。他們發現拉曼信號的頻率變化可以有10cm-1的改變。SERS光譜波動的另一個來源是含碳基團和其他光解化合物。實驗過程中需要把單分子SERS信號與污染分子的信號區分開來。有研究發現環境中的氧氣在SERS閃爍中扮演了重要的角色。在含氧環境中SERS閃爍的頻率很快，波動的幅度更大。其它的理論和實驗則認為SERS閃爍來自于顆粒本身而不是吸附分子的擴散，因為在無吸附物的條件下如銀粉和氣相沉積銀膜，同樣觀察到了閃爍現象。
1.2SERS活性位點
一個關鍵問題是關于顆粒表面的活性位點的結構和性質。之前的研究發現SERS活性位點很可能是吸附原子、原子簇和顆粒尖端。這些位置可以通過共振電荷轉移和類似共振拉曼增強方式進行化學增強。換句話說，吸附分子和活性位點之間的耦合可以產生新的金屬配體或者配體金屬之間的電荷轉移，這種狀態可以用可見光激發。Hildebrandt等認為SERS活性位點是高親和性結合位點。為了進一步研究這些SERS活性位點，Doering等使用了一種整合流動注射和光譜裝置來研究吸附分子被其他分子置換現象。在加入鹵化物之前，SERS光譜經常包含很寬的背景和檸檬酸根的微弱信號，但是沒有R6G的信號。在加入鹵化物之后，他們發現R6G的SERS光譜很快替換了檸檬酸根的光譜，R6G的信號在10-30min中不斷增加。這種置換行為是連續的，最終SERS光譜被一種或吸附在活性位點的少量分子信號主導。這些結果也進一步說明，這些SERS活性位點最開始是沒有活性的或者被檸檬酸根離子所占據。鹵離子在顆粒表面的吸附可以幫助R6G在顆粒表面的吸附，并且阻礙檸檬酸根離子在活性位點的吸附。
1.3化學激活和失活
研究SERS機制時面臨的一個重要困難是將化學增強因素從電磁效應中分離出來。為了解決這一問題，Doering等使用了整合流動注射和超靈敏光學成像系統直接研究化學增強。他們的實驗系統中膠體銀顆粒被固定在微流動裝置的玻璃表面，在固定顆粒表面加入化學試劑就可以實時觀察到單顆粒SERS信號。這種單顆粒原位表面等離子體散射研究發現在經過化學處理后，單顆粒的電磁性質并未改變。因此觀察到的SERS光譜變化應該主要來自于化學增強。他們的實驗數據表明3種鹵粒子(Cl、Br和I)有顯著的SERS激活效應，而其他離子，如檸檬酸根、硫酸根和氟化物則對單顆粒SERS信號幾乎無影響。然而，他們發現硫代硫酸根離子則會使SERS信號完全消失。在對顆粒處理鹵粒子和硫代硫酸根處理25min后，未產生任何表面等離子體散射的變化。因為表面等離子體散射可以用于測量單個和多個顆粒的電磁場性質，因而他們認為這種觀察到的激活/失活效應主要來自于顆粒表面的原子尺度的改變，而不是大尺度的顆粒電磁場性質改變。進一步的波長分辨實驗表明，單顆粒等離子體散射可以引起散射光譜小的改變，但是這種小的位移不太可能引起電磁增強發生大的變化。事實上，之前的研究顯示表面等離子體光譜通常很寬，而單分子SERS與表面等離子體散射并不直接相關。
1.4單顆粒和多顆粒的SERS比較
為了比較單個顆粒和小聚集體之間的SERS活性，Khan等核實了SERS活性位點是否跟表面缺陷或者顆粒間隙有相關性。不過結果顯示，高SERS活性跟表面性質沒有顯著相關性。另外，他們也發現有些固定的單顆粒與Dimers和Trimers的平均SERS強度相似，但這些信號強度比那些大聚集體的信號低3-4倍。但是單顆粒的SERS信號重復性更好，而且具有更窄的光閃爍時間間隔。盡管理論預測單個納米顆粒周圍的電磁場強度沒有兩個顆粒之間的Nano-gap的強，但每個顆粒可以吸附大量的分子。當單個顆粒表面吸附了單層拉曼分子時，其SERS信號就達到最大值。當分子定位在兩個靠近的納米金納米縫隙中時，可以使SERS信號得到極大增強。然而，事實上，很難制造出這種Dimer或Trimer，可以讓分析物非常精確地定位在Nano-gap里。并且，金屬納米顆粒是被周圍的電子云包圍，他們可以通過靜電排斥阻止其他顆粒靠近。這種靜電排斥可以被強電解質減弱，但這樣經常會引起不可控的顆粒聚集和沉淀。一個可行的辦法是加入高分子或表面活性劑提供空間位阻，因而阻止納米金的直接接觸。Chen等制備了Au@Ag的Dimer和Trimer結構，他們發現dimer的SERS效果是單顆粒的16倍，而trimer是單顆粒的87倍。Lee近一步研究了Dimer之間的距離跟SERS效應的關系，發現當Dimer之間的gap達到1nm以下時，增強因子可以達到1013。
2表面增強拉曼探針的制備
納米技術的發展給SERS技術的發展帶來了新的活力。第一代SERS探針是由Porter等制備，他們使用拉曼分子和定位配體在金屬納米顆粒上共吸附的方式。然而，這種方式的一個很大局限性就是這些納米探針由于沒有跟外界的環境隔絕，容易發生光譜變化和膠體聚集。為了解決這個問題，許多實驗室使用了各種各樣的包裹策略。聚二乙烯基包裹的SERS探針可以很好的保護探針，但對于生物偶聯需要二次修飾，并且這種微米級的尺寸不太適合做細胞內的分子檢測。二氧化硅修飾的探針是在納米級的，也適合生物分子共組裝。這種核-殼結構的SERS探針包含了3種關鍵組分：金屬核心用于光學增強，報告分子用于光譜分析，二氧化硅殼用于保護和生物偶聯。這種設計成為SERS探針生物分析應用的基礎模式，并可免受外界環境的干擾。完整的二氧化硅包裹可以增強SERS探針在高電解質下的穩定性。但是一個缺點就是這種二氧化硅包裹的顆粒容易非特異吸附蛋白和細胞表面。二氧化硅包裹技術需要拉曼分子帶有巰基或者異硫氰酸酯用于表面吸附。Qian等設計了一種新的SERS探針可以解決以上面臨的問題。PEG修飾的SERS探針由3個組分組成：60nm的檸檬酸保護的納米金，拉曼分子和PEG-SH(5000MW)（圖5）。UV-Vis吸收，TEM，DSL測量顯示在納米金溶液中加入MGITC后沒有明顯的聚集。加入少量的MGITC沒有改變納米金在533nm的等離子體共振峰，但假如SH-PEG后有1nm的紅移。PEG-SH保護的納米金顆粒具有很小的非特異性吸附和可忽略的細胞毒性。另外，使用不同修飾的PEG可以偶聯多種生物配體分子。PEG-SH修飾納米金顆粒可以使用非巰基拉曼分子結合在納米金上，同時卻可以阻止溶液里的其他分子接近納米金表面。與二氧化硅包裹不同的是。PEG-SH包裹并不會將吸附的非巰基拉曼分子置換掉。根據對多種拉曼分子如CrystalViolet、NileBlue、BasicFuchsin和CrysylViolet關于Perchlorate的研究顯示，這些非巰基的染料跟PEG-SH可以很好的兼容。事實上，使用CrystalViolet的SERS探針可以穩定超過11個月。研究中使用的染料都是帶正電荷的，并包含多個π鍵。這說明很多種類的有機分子可以作為拉曼分子用于PEG-SH包裹的SERS探針。為了將SERS探針用于多元檢測和成像，需要篩選出不同的拉曼分子，由于拉曼分子拉曼峰有時會重疊，對多元檢測造成困難。Wang合成了一種有機物-納米金-量子點的復合納米SERS探針，這種探針可以進行SERS和熒光的雙重生物標記，進而可以用于生物標記物的生物條形碼分析，增強了多元檢測能力。
3表面增強拉曼在生物分析中的應用
在過去的十幾年中，研究者在SERS用于超靈敏檢測生物分子方面投入了極大的興趣，如血紅蛋白、葡萄糖、腫瘤基因、病原體、生物毒素和病毒檢測。SERS是一種近場探針，對周圍的環境很敏感。幾個研究小組的成果表明如果在金屬納米顆粒或者核殼結構的顆粒表面修飾上pH敏感的SERS探針分子，SERS可以作為一種pH納米探針用于細胞內或者細胞外檢測。總體來說，在SERS應用方面現在有兩種類型的工作：第一種類型是使用單分子SERS用于單一分析物如DNA堿基對和單個血紅蛋白的指紋圖譜分析，這里，待分析分子被放置在單個顆粒的Hotspot位置或者是納米顆粒的聚集處；第二種類型是從納米顆粒表面覆蓋的單層分子上獲得的SERS圖譜，這種圖譜可以得到明確頻率和帶寬的宏觀數據。如果膠體納米粒子和分析物不受外界環境的影響，那么得到的SERS圖譜強度和重復性都是可控的。這種設計在復雜的細胞樣品或者全血分析中有強大的優勢。
3.1生物標記物檢測
Jin等以多種拉曼分子修飾的納米金為SERS探針設計了一種多元SERS檢測平臺。每種SERS探針對應一種DNA檢測分子，并使用銀沉積增強SERS信號，實現了多種DNA分子的同時檢測。Kang等設計了一種Particle-on-wire的SERS傳感器用于DNA的多元檢測。在納米線與納米顆粒之間形成的Nanogaps里Hotspots可以顯著增強SERS活性，實現了多種病毒DNA分子的檢測。Souza等最近的工作使用了SERS探針實現了細胞內特定生物分子的定位檢測。他們使用Au-噬菌體-咪唑復合物用于標記溶液里的細胞。但是噬菌體本身有很高的SERS背景信號，降低了實驗的信噪比，而且探針光譜容易發生變化。Huang等證明了抗體標記的金納米棒作為癌細胞診斷探針，這種探針使用CTAB作為SERS的拉曼分子。他們將金納米棒修飾上聚苯乙烯磺酸鈉來穩定溶膠體系，將納米棒的表面電荷從負電荷變成正電荷。Hu等將氰基團偶聯在拉曼分子上以此來區分其他分子的振動峰。Yu等將納米銀結合上熒光染料，可實現細胞和組織的SERS和熒光的雙重成像。
3.2單細胞分子成像
偶聯生物分子的SERS納米探針已經用于識別腫瘤細胞上的蛋白標記物。對腫瘤細胞檢測來說，可使用SH-PEG（~85%）和SH-PEG-COOH（~15%）的混合物來制備可定位納米金顆粒。雙修飾的PEG可以共價結合ScFv抗體上，ScFv抗體可以與表皮生長因子特異性結合。人頭部和頸部腫瘤細胞(Tu686)都是EGFR陽性的（每個細胞有個受體），可以用SERS方法檢測到。相反，人非小細胞肺癌則不表達EGF受體，不能顯示出SERS信號。人們使用一種近紅外染料(DTTC)用作光譜探針用于785nm的表面增強共振拉曼。這種共振增強不會引起光漂白，因為這種吸附染料將有效能量轉移到金屬顆粒而免于光降解。這種共振效應可進一步將SERS效果提高10–100倍。這種靈敏度足夠用于單個癌細胞的拉曼分析。EGFR是EGF抗體的特異靶標，也是蛋白激酶療法的重要蛋白，因此單細胞SERS分析檢測EGFR對臨床診斷有重要意義。
3.3體內腫瘤定位和檢測
為了確定在動物組織中能否從PEG修飾的納米金顆粒上得到SERS圖譜，Qian等在活體動物皮下組織和深層肌肉組織注入小量的SERS探針。結果表明可以同時在皮下組織和深層肌肉組織得到高度可辯SERS信號。盡管由體內得到的信號強度減少了1-2個數量級，但得到的SERS圖譜與體外的圖譜一致。由于實驗的信噪比很高，可以估算對于體內SERS腫瘤檢測可以探測的深度是1-2cm。為了實現體內腫瘤定位和成像，偶聯了ScFv抗體的納米金顆粒通過尾靜脈注射進入腫瘤小鼠體內。使用785nm的激光照射了腫瘤和非腫瘤部位。可以看出在腫瘤部位可定位SERS探針與非可定位SERS探針的SERS圖譜有明顯的差距，然而對于非腫瘤區的SERS信號則很相似。結果說明了ScFv抗體偶聯的納米金顆粒可以定位EGFR陽性的腫瘤組織中。時間分辨的SERS數據近一步表明了SERS探針在進入小鼠體內4-6h是逐漸積累的，并且大多數的探針保留在腫瘤組織超過了24h。在生物體系研究方面，SERS可以直接用于分析水相生物分子的結構狀態研究且所需樣品用量少。將SERS技術用于生物研究的先驅是Koglin、Nabiev和Cotton等。此后，大量的研究工作證實了這一技術能夠解決生物化學，生物物理和分子生物學中的很多問題，如蛋白質，核酸及其組分等的分析與鑒別，生物分子的某些基團與界面的相互作用研究，生物分子與金屬表面的鍵合方式等。
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