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单颗粒光学显微成像研究
近来，功能纳米材料由于其优异的光、电等特性引起了物理学、化学和生物学等领域研究人员的广泛关注。最近，湖南师范大学肖乐辉教授（点击查看介绍）团队围绕贵金属纳米颗粒，在单颗粒显微成像方面取得了一系列研究进展：利用全内反射显微成像技术，研究了金纳米棒在固/液界面的三维旋转行为；基于暗场散射成像技术，实时跟踪了不同密度穿膜肽修饰金纳米颗粒在磷脂膜上的跳跃式迁移行为；探索了纳米共沉淀法交联的荧光聚合物点与包裹有二氧化硅的金纳米棒的荧光、暗场双模态成像能力；以金、银纳米颗粒为探针，基于单颗粒散射强度对血样中癌症标志物进行了定量测定。相关成果相继在美国化学会《分析化学》期刊发表。
（一）金纳米棒在固/液界面的三维旋转行为研究
许多重要的生物、物理学过程与目标物的运动规律密切相关，如病毒侵染细胞的过程。然而，除了目标物的平动位移信息，其关联过程中的空间转动信息也同样重要。肖教授团队以激光全内反射显微技术为平台，通过加入偏振片，将接近纳米棒长轴振动波长的偏振态激光以一定的角度照射于固/液界面，通过对单个粒子散射斑的拍摄进而实现对各向异性等离子体纳米颗粒空间取向准确测定。该方法不需要复杂的焦平面校正及光路调节，只需改变入射光的偏振方向，就可以获得包含有金纳米棒角度信息的相关衍射图纹。因此，该方法可以广泛用于生物学、物理学等研究领域。这一成果近期发表在Anal. Chem., 2016, 88, 1995-1999。
该论文作者为：Lin Wei, Jianghong Xu, Zhongju Ye, Xupeng Zhu, Meile Zhong, Wenjuan Luo, Bo Chen, Huigao Duan, Quanhui Liu, Lehui Xiao
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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.5b04695
Orientational Imaging of a Single Gold Nanorod at the Liquid/Solid Interface with Polarized Evanescent Field Illumination
Anal. Chem., 2016, 88, 1995-1999, DOI: 10.1021/acs.analchem.5b04695
（二）穿膜肽修饰的金纳米颗粒在磷脂膜上的跳跃式迁移行为研究
在单颗粒水平上研究其在磷脂膜上扩散迁移规律，有助于药物传输体系中对功能纳米载体颗粒的科学合理设计。肖教授团队利用暗场显微成像技术，研究了不同浓度穿膜肽修饰的金纳米颗粒在磷脂膜上的迁移行为。研究发现，不同浓度穿膜肽修饰的金纳米颗粒与磷脂膜相互作用的强弱不同。在一定条件下可将纳米颗粒限制于二维平面，但纳米颗粒仍然可以发生平动迁移。不同于传统的随机扩散和完全受限行为，其在界面处呈现跳跃式迁移。步长的非高斯分布也再次证明了颗粒的非自由扩散。该跳跃式的迁移有助于纳米颗粒在磷脂膜上以高效的方式寻找合适的强作用位点，譬如可促进胞吞过程的发生。这一成果近期发表在Anal. Chem., 2016, 88, 11973-11977。
该论文作者为：Lin Wei, Zhongju Ye, Yueling Xu, Bo Chen, Edward S. Yeung, Lehui Xiao
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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.6b03420
Single Particle Tracking of Peptides-Modified Nanocargo on Lipid Membrane Revealing Bulk-Mediated Diffusion
Anal. Chem., 2016, 88, 11973-11977, DOI: 10.1021/acs.analchem.6b03420
（三）荧光/暗场双模态显微成像探针的制备
荧光显微成像技术由于其光谱特异分辨能力，是目前众多研究领域最为常用的研究手段。许多有意义的动力学过程可通过荧光探针标记，在单颗粒、单分子层面直接观察。然而，常规的荧光分子通常具有光闪烁、光漂白等局限，使得其不宜用于长时间观察某些重要的动态过程。在散射模式下对等离子共振纳米颗粒显微成像可有效克服上述局限。肖教授团队利用荧光聚合物与包裹有二氧化硅的金纳米棒进行交联，可实现荧光/暗场双模态单颗粒成像。研究发现，荧光聚合物与金纳米棒交联后的荧光强度增强了约两倍。实时、原位的金纳米棒腐蚀实验也进一步在单颗粒水平上证明了这一结论。除了荧光增强效应，荧光稳定性也有提高。这种自组装的纳米颗粒有着新颖和独特的光学特性，在药物运输、生物标记、单颗粒追踪方面都有着较好的应用前景。这一成果近期发表在Anal. Chem., 2016, 88, 6827-6835。
该论文作者为：Wenjuan Luo, Ming Wu, Shuang Li, Yueling Xu, Zhongju Ye, Lin Wei, Bo Chen, Qing-Hua Xu, Lehui Xiao
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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.6b01350
Nanoprecipitation of Fluorescent Conjugated Polymer onto the Surface of Plasmonic Nanoparticle for Fluorescence/Dark-Field Dual-Modality Single Particle Imaging
Anal. Chem., 2016, 88, 6827-6835, DOI: 10.1021/acs.analchem.6b01350
（四）基于等离子共振纳米颗粒的癌症标志物定量分析
癌症的早期诊断对肿瘤的治疗起着关键的作用。肖教授团队探索了一种不需要样本预处理的癌症标志物定量检测方法。该方法基于两种金属纳米颗粒之间的等离子体耦合而引起的散射信号增强来对目标蛋白进行单颗粒水平上的检测分析。首先，目标待测物被固定在微通道内的修饰有抗体的金纳米颗粒所捕获，随后加入抗体修饰的银纳米颗粒，两种纳米颗粒之间由于免疫反应促使等离子耦合效应的产生，从而使金纳米颗粒的散射信号增强。通过暗场显微成像，对颗粒亮度变化进行定量测定从而实现对目标蛋白的分析检测。利用该方法，实现了三种癌症相关的抗原蛋白（CEA、PSA、AFP）分析检测，检测下限分别达到1.7 pM， 3.3 pM 和 5.9 pM，该检测结果与ELISA方法的检测结果相一致。这一成果近期发表在Anal. Chem., 2016, 88, 8849-8856。
该论文作者为：Chung-Yan Poon, Lin Wei, Yueling Xu, Bo Chen, Lehui Xiao, Hung-Wing Li
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http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.analchem.6b02429
Quantification of Cancer Biomarkers in Serum Using Scattering-Based Quantitative Single Particle Intensity Measurement with a Dark-Field Microscope
Anal. Chem., 2016, 88, 8849-8856, DOI: 10.1021/acs.analchem.6b02429
肖乐辉教授简介
肖乐辉，男，湖南师范大学教授，博士生导师。2002-2011年在湖南大学分析化学专业获学士-硕士-博士学位，于2008年赴香港浸会大学进行访问研究一年。2011-2012年分别在美国能源部 Ames 实验室以及华盛顿大学进行博士后研究。2012-2016年受聘为湖南师范大学潇湘学者特聘教授。国家自然科学基金委基金评审专家，J. Am. Chem. Soc., Anal. Chem., Chem. Com.等国际学术期刊审稿专家，湖南省省委党校22期中青年专家班学员，湖南省海外留学青年联谊会会员。目前主要从事功能纳米材料的制备及其光物理化学等性能的分析，单分子及单颗粒光谱分析以及单细胞成像分析。曾作为核心成员参与完成多项自然科学基金面上课题。目前主持国家自然科学基金优秀青年科学基金一项，国家自然科学基金青年项目一项，湖南省杰出青年科学基金一项，教育部新世纪优秀人才支持计划一项，曾获教育部博士学术新人奖，霍英东青年教师奖（2016年度），于2014年获选为湖南省创新创业青年培养对象。在Annu. Rev. Anal. Chem., Angew. Chem. Int. Ed., J. Am. Chem. Soc., Nanoscale, Anal.Chem., Biomaterials, J. Phy. Chem. C等期刊发表SCI收录论文20余篇。
http://www.x-mol.com/university/faculty/10209