CN104020084A - 一种从电介质散射背景中识别贵金属纳米粒子的方法 - Google Patents

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Abstract

一种从电介质散射背景中识别贵金属纳米粒子的方法，其特征是先确定单个贵金属粒子及其局域表面等离子体共振波的两个波长，再采用两个波长的激发光源，利用显微成像系统分别对同一个待测样品进行测量成像，获得两幅图像；根据其中一幅图像中的粒子影像尺寸缩小或放大另一幅图像中相应粒子的影像尺寸，以消除由不同激发波长所造成的特征图像尺寸差异，定位重叠调整后的两幅图像；将获得的两幅图像进行相减，去除电介质颗粒的影像，留下贵金属粒子影像，从而识别出贵金属纳米粒子。本发明可应用于在高灵敏度光学显微成像系统(例如暗场显微镜、近场光学显微镜、激光外差干涉偏振显微镜)从电介质散射背景中提取和识别贵金属纳米粒子。

Description

一种从电介质散射背景中识别贵金属纳米粒子的方法
技术领域
本发明属于纳米光学技术领域，涉及到贵金属纳米粒子的识别技术，特别涉及到一种在显微成像过程中，从电介质的高散射背景中识别贵金属纳米粒子的方法。
背景技术
生命科学的发展使得人们对于生命问题的探索已经发展到了单分子层面，单个分子在非人为因素下的运动、分布、以及与其他分子间的相互作用对于揭示生命本质以及药物开发具有重要的意义。由于它们尺寸很小，直接观察、追踪和定位这些生物分子是很困难的，目前多使用荧光标记技术：通过给生物分子标记上荧光标记物，通过追踪和定位荧光来实现生物分子的追踪和定位。但是荧光物质存在着一个主要的缺点—光漂白，即经过几次光照以后就不再发射荧光。金、银、铂等贵金属粒子具有较好的生物兼容性，无光漂白可作为荧光物质的替代物标记生物分子。
用光学的方法探测这些纳米级的贵金属粒子需要借助高灵敏的光学显微成像系统。不同于荧光的探测——可以通过滤光片的选择而实现标记物与散射背景的分离，贵金属纳米粒子的探测就变得困难，在高灵敏度的支持下，不仅贵金属纳米粒子可以成像，而且处于背景环境中的其他非金属的电介质颗粒也被成像，并且当这些颗粒的尺寸高于贵金属纳米粒子时，其散射强度将数倍高于来自金属粒子的强度，从而使待测粒子淹没在背景噪声中。只有从这样的背景中提取和识别出这些贵金属纳米粒子，才能达到生物分子的追踪和定位。贵金属纳米粒子具有局域表面等离子体共振效应，在其局域表面等离子体共振波长处，其消光系数显著高于非共振波长，例如金纳米粒子，其局域表面等离子体共振波长为～532nm,在该波长处其消光系数10倍高于波长为633nm处的消光系数。而普通电介质物质在这两个波长处的消光系数基本相同。
发明内容
针对上述背景技术中提到贵金属纳米粒子的识别问题，本发明利用贵金属粒子的局域表面等离子体共振效应，提出了一种从电介质散射背景中识别贵金属纳米粒子的方法。
本发明利用贵金属纳米粒子的局域表面等离子共振效应，选用双波长成像法来提取贵金属纳米粒子，采用的技术方案包括以下步骤：
步骤1：确定单个贵金属粒子及其局域表面等离子体共振波长λ1，
步骤2：确定测量波长λ2，其选取的原则为：单个贵金属粒子在λ1的消光系数是其在λ2的消光系数的两倍或以上，使得电介质物质在λ1和λ2的消光系数无差异，
步骤3：采用波长为λ1和λ2的激发光源，利用显微成像系统分别对同一个待测样品进行测量成像，获得图像1和图像2，
步骤4：根据其中一幅图像中的粒子影像尺寸缩小或放大另一幅图像中相应粒子的影像尺寸，以消除由不同激发波长所造成的特征图像尺寸差异，定位重叠调整后的两幅图像，
步骤5：将由步骤4获得的两幅图像进行相减，去除电介质颗粒的影像，留下贵金属粒子影像，从而识别出贵金属纳米粒子。
本发明利用贵金属纳米粒子的局域表面等离子体共振效应，提出了一种从电介质散射背景中识别贵金属纳米粒子的方法，该方法可应用于在高灵敏度光学显微成像系统(例如暗场显微镜、近场光学显微镜、激光外差干涉偏振显微镜)从电介质散射背景中提取和识别贵金属纳米粒子。
具体实施方式
下面以金纳米粒子的识别为例做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
一种从电介质背景中识别出金纳米粒子的方法，该方法应用于激光外差干涉偏振显微成像系统；
其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤1：确定单个金纳米粒子的局域表面等离子体共振波长λ1＝532nm；
步骤2:确定测量光波长λ2＝633nm,金纳米粒子在波长532nm处的消光系数10倍高于波长为633nm处的消光系数，而普通电介质物质在这两个波长处的消光系数基本相同；
步骤3：采用波长为λ1＝532nm和λ2＝633nm的激发光源分别利用激光外差干涉偏振显微成像系统对同一个待测样品进行测量成像，获得图像1和图像2；
步骤4：根据图像1缩小图像2的尺寸，缩小的系数为0.84(532/633),并得到定位重叠调整后的两幅图像；
步骤5：将由步骤4获得的两幅图像进行相减，电介质颗粒在两幅图像中没有明显差别，而金纳米粒子在两幅图像的振幅强度却明显不同；相减后，电介质颗粒的影像从整幅图像中被清除，从而识别出金纳米粒子。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种从电介质散射背景中识别贵金属纳米粒子的方法，利用贵金属纳米粒子的局域表面等离子共振效应，选用双波长成像法来提取贵金属纳米粒子；其特征在于以下步骤：
步骤1：确定单个贵金属粒子及其局域表面等离子体共振波长λ1；
步骤2：确定测量波长λ2，其选取的原则为：单个贵金属粒子在λ1的消光系数是其在λ2的消光系数的两倍或以上，使得电介质物质在λ1和λ2的消光系数无差异；
步骤3：采用波长为λ1和λ2的激发光源，利用显微成像系统分别对同一个待测样品进行测量成像，获得图像1和图像2；
步骤4：根据其中一幅图像中的粒子影像尺寸缩小或放大另一幅图像中相应粒子的影像尺寸，以消除由不同激发波长所造成的特征图像尺寸差异，定位重叠调整后的两幅图像；
步骤5：将由步骤4获得的两幅图像进行相减，去除电介质颗粒的影像，留下贵金属粒子影像，从而识别出贵金属纳米粒子。
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