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生物纳米金的应用域
背景
金纳米粒子(colloidial黄金) 被广泛用于应用在生物(如能)和技术(如光子)由于其独特的光学特性。 这些属性赋予光与电子的相互作用在金纳米粒子表面。 在特定波长(频率)的光,在金纳米颗粒表面电子的集体振荡引起的现象称为表面等离子体共振(图1)导致强烈的光(吸收和散射)灭绝。 特定波长或频率的光,这发生强烈依赖于金纳米颗粒大小、形状、表面和聚集状态如下详细描述。 
图1所示。 局部表面等离子体共振的基本知识(LSPR)的金纳米颗粒由于表面电子的集体振荡与入射光在一个特定的波长。
金纳米颗粒的大小
黄金纳米粒子大小的影响表面等离子体共振如下图2所示的吸收(λmax)增加从520纳米到570纳米Cytodiagnostics 20 nm和100海里 球形金纳米粒子 ,分别。 粒子大小超过100海里有更广泛的山峰跨越到600纳米范围内由于存在横向和纵向表面等离子体共振。 相比之下,金纳米粒子直径低于2 nm并不会出现表面等离子体共振。
灭绝不同尺寸的金纳米粒子之间的差异可以方便地用于多路复用。
图2。 金纳米颗粒的大小依赖于表面等离子体共振。 注意吸收红移的金纳米颗粒大小增加。
金纳米颗粒的形状
金纳米粒子的光学性质的主要决定因素是他们的形状。 合成不同形状的金纳米粒子的表面等离子体共振可以很容易地调整给吸收值从500纳米到近红外光谱的一部分。 作为一个例子,Cytodiagnostics 球形collodial黄金 515 - 570 nm之间有吸光度maxima如上所述,而不规则形状的颗粒,如 金纳米棒 , 海胆状金纳米粒子 (也称为黄金nanostars)在近红外区域的吸收光谱,如图3所示。 定制合成的金纳米粒子与不规则形状 联系我们 。
吸收的差异属性相同的球形和形状不规则的金纳米粒子之间的平均大小是由一个各向异性(不均匀)分布的表面电子层。 
图3。 (上)黄金纳米颗粒形状依赖于局部表面等离子体共振的视觉外观和紫外吸收光谱等手段进行了表示球面(A),和urchin-shaped(B)金纳米粒子(黄金nanostars)。 (底部)吸光度光谱为金纳米棒比率三个不同的方面。 注意两个吸收峰的存在,它是由横向和纵向表面等离子体共振。
海胆形(的)金纳米粒子(黄金nanostars)是更可取的球形颗粒在体内建立应用程序由于减少了背景,和更高的近红外光穿透生物组织。 另外,形状不规则的金纳米粒子在表面增强拉曼光谱(ser)给更高的信号由于表面的电磁场增强引起的不规则形状的颗粒。 相比之下,球形颗粒非常适合使用在应用程序等immunogold点状协议 (参见下面的图4) 横向流快速测试 。 
图4。 Immuno-dot污点分析说明不同的外观(颜色)三种不同类型的贵金属蛋白配合不同形状和成分。
黄金纳米粒子聚合
正如上面提到的,金纳米粒子的聚集状态对其光学性质产生影响。 这一事实可以用来监控黄金纳米粒子稳定,随着时间的推移,和含盐的缓冲区,在足够高的浓度导致粒子聚合,图5。 在吸收红移造成的聚合或粒子在靠近,已经成功地应用在许多化验检测机制。
图5。 单分散的视觉外观和紫外可见光谱(A)和食盐(氯化钠)诱导聚集(B)15纳米金纳米粒子。
| Diameter (nm) | Peak SPR Wavelength (nm) | NPS/ml | Wt. Conc (mg/ml) | Molar Ext (M-1cm-1) | Size Dispersity (+/-nm) | Particle Volume (nm3) | Surface Area (nm2) | Surface/ Volume Ratio | Particle Mass (g) | Molar Mass (g/mol) | Molar Concentration |
| 5 | 515-520 | 5.47E+13 | 6.94E-02 | 1.10E+07 | <15% | 6.54E+01 | 7.85E+01 | 1.200 | 1.27E-18 | 7.64E+05 | 9.08E-08 |
| 10 | 515-520 | 5.98E+12 | 6.07E-02 | 1.01E+08 | <15% | 5.24E+02 | 3.14E+02 | 0.600 | 1.02E-17 | 6.11E+06 | 9.93E-09 |
| 15 | 520 | 1.64E+12 | 5.61E-02 | 3.67E+08 | <12% | 1.77E+03 | 7.07E+02 | 0.400 | 3.43E-17 | 2.06E+07 | 2.72E-09 |
| 20 | 524 | 6.54E+11 | 5.31E-02 | 9.21E+08 | <12% | 4.19E+03 | 1.26E+03 | 0.300 | 8.12E-17 | 4.89E+07 | 1.09E-09 |
| 30 | 526 | 1.79E+11 | 4.91E-02 | 3.36E+09 | <12% | 1.41E+04 | 2.83E+03 | 0.200 | 2.74E-16 | 1.65E+08 | 2.98E-10 |
| 40 | 530 | 7.15E+10 | 4.65E-02 | 8.42E+09 | <12% | 3.35E+04 | 5.03E+03 | 0.150 | 6.50E-16 | 3.91E+08 | 1.19E-10 |
| 50 | 535 | 3.51E+10 | 4.45E-02 | 1.72E+10 | <10% | 6.54E+04 | 7.85E+03 | 0.120 | 1.27E-15 | 7.64E+08 | 5.83E-11 |
| 60 | 540 | 1.96E+10 | 4.30E-02 | 3.07E+10 | <10% | 1.13E+05 | 1.13E+04 | 0.100 | 2.19E-15 | 1.32E+09 | 3.25E-11 |
| 70 | 548 | 1.20E+10 | 4.17E-02 | 5.03E+10 | <10% | 1.80E+05 | 1.54E+04 | 0.086 | 3.48E-15 | 2.10E+09 | 1.99E-11 |
| 80 | 553 | 7.82E+09 | 4.06E-02 | 7.70E+10 | <10% | 2.68E+05 | 2.01E+04 | 0.075 | 5.20E-15 | 3.13E+09 | 1.30E-11 |
| 90 | 564 | 5.37E+09 | 3.97E-02 | 1.12E+11 | <8% | 3.82E+05 | 2.54E+04 | 0.067 | 7.40E-15 | 4.46E+09 | 8.92E-12 |
| 100 | 572 | 3.84E+09 | 3.89E-02 | 1.57E+11 | <8% | 5.24E+05 | 3.14E+04 | 0.060 | 1.02E-14 | 6.11E+09 | 6.37E-12 |
| Diameter (nm) | NPS/ml | Wt. Conc (mg/ml) | Size Dispersity (+/-nm) | Particle Volume (nm3) | Surface Area (nm2) | Surface/ Volume Ratio | Particle Mass (g) | Molar Mass (g/mol) | Molar Concentration |
| 150 | 3.60E+09 | 1.20E-01 | <8% | 1.77E+06 | 7.07E+04 | 0.040 | 3.43E-14 | 2.06E+10 | 5.98E-12 |
| 200 | 1.91E+09 | 1.55E-01 | <8% | 4.19E+06 | 1.26E+05 | 0.030 | 8.12E-14 | 4.89E+10 | 3.17E-12 |
| 250 | 7.08E+08 | 1.13E-01 | <8% | 8.18E+06 | 1.96E+05 | 0.024 | 1.59E-13 | 9.55E+10 | 1.18E-12 |
| 300 | 4.50E+08 | 1.24E-01 | <8% | 1.41E+07 | 2.83E+05 | 0.020 | 2.74E-13 | 1.65E+11 | 7.48E-13 |
| 400 | 1.88E+08 | 1.22E-01 | <8% | 3.35E+07 | 5.03E+05 | 0.015 | 6.50E-13 | 3.91E+11 | 3.12E-13 |
原创作者：沃卡威（北京）生物技术有限公司
