单颗粒光散射显微成像技术在生化医药分析中的应用

• 作者: 程茹 李孟效 黄承志 王健
• 来源期刊: 分析测试学报
• 关键词: 等离子体纳米颗粒 暗场成像 单颗粒光谱 计数法 RGB颜色分析
• 年，卷（期）: 2021,（6）
• 所属期刊栏目: 综述|Reviews
• 页码范围: 828-835
• 页数: 8页
• 分类号: O657.3
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1004-4957.2021.06.007

摘要

等离子体纳米颗粒(PNPs)具有体积小、易表面修饰、生物相容性好、毒性低等优点,在生物传感、生物成像、疾病诊断、肿瘤治疗、材料科学等领域得到了广泛的应用.PNPs的光散射光学性质可以通过调节其大小、组成、形貌和微环境来控制,可用于生化和药物分析.此外,由于单粒子散射显微技术具有高空间分辨率和高灵敏度,借助PNPs具有的独特局域表面等离子体共振(LSPR)特性,可在单颗粒水平进行实时成像.根据PNPs的大小、组成、形态、微环境或耦合变化引起的信号变化,研究人员发展了多种显微成像分析方法,主要分为4种,包括散射光谱的波长位移、单粒子散射强度的变化、高通量RGB分析和计数方法.基于纳米颗粒LSPR散射光谱位移变化的方法准确、灵敏,但需要昂贵的单颗粒散射光谱仪和复杂的操作.基于纳米颗粒散射强度变化的方法简单可行,但易受纳米颗粒粒径和曝光时间等因素的影响.高通量RGB分析方法灵敏度高、成本低,但不适用于颜色变化不明显的单颗粒分析,且重复性差.单粒子计数法灵敏度高,但有时粒子分布不均匀,背景杂质的干扰限制了方法的准确度.因此,这4种定量方法各有优缺点.此外,近年来逐渐发展了一些新的定量方法.例如,研究人员开发了新的时间分辨分析定量方法,并将暗场显微镜与偏振器、滤光片等光学器件相结合以消除背景干扰,以及与电化学、拉曼等仪器相结合以扩大应用范围.此外,为提高分析方法的准确度和灵敏度,暗场显微镜与深度学习、云计算、人工智能等现代计算机科学技术的结合,越来越受到人们的欢迎.基于以上原因,该文重点介绍了单粒子光散射显微镜在生化和药物分析领域的应用,总结了近年来的最新研究进展,讨论了单粒子光散射显微镜在定量分析中的几种主要定量方法,提出了未来的发展趋势,以期为相关研究领域的新人提供一定的学术参考.