CN112391347B - 磁-光复合纳米结构、其制造方法以及检测、分离或成像分析物的方法 - Google Patents

磁-光复合纳米结构、其制造方法以及检测、分离或成像分析物的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种磁‑光复合纳米结构、其制造方法以及检测、分离或成像分析物的方法，磁‑光复合纳米结构由于由第一核‑壳纳米颗粒和第二核‑壳纳米颗粒组成而具有异质性质，且因此同时实现磁功能和光功能。

Description

磁-光复合纳米结构、其制造方法以及检测、分离或成像分析 物的方法
相关申请的交叉引用
本申请要求对2019年8月13日申请的韩国专利申请第10-2019-0098793号的优先权和权益，所述申请的公开内容以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
本发明涉及一种磁-光复合纳米结构，且更特定来说，涉及一种磁-光复合纳米结构、其制造方法以及检测、分离或成像分析物的方法，磁-光复合纳米结构由于由第一核-壳纳米颗粒和第二核-壳纳米颗粒组成而具有异质性质，且因此同时实现磁功能和光功能。
背景技术
在常规上，作为体外诊断生物分子检测方法，已使用酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbent assay；ELISA)、流式细胞术以及类似物。然而，由于这种分析方法使用从国外进口的试剂盒和设备来实行，所以所述方法昂贵且耗时。此外，有机磷光体寿命较短，且由于稳定性差而极有可能导致检查错误。
为了解决上述问题，近年来，以各种方式使用了具有高检测灵敏度的纳米材料。其中，已使用各种类型的金和/或银纳米颗粒来应用使用表面增强拉曼散射(surface-enhanced Raman scattering；SERS)现象的生物分子或生物材料检测(专利文献1)。然而，由于这种方法不具有磁特性，所以无法仅分离待捕获的分子或蛋白质。
因此，已使用具有磁特性的珠粒，但使用珠粒的方法具有提取待捕获的特定分子或蛋白质相当复杂的过程。
同时，在将多功能纳米颗粒作为替代方案(其中组合金属与金属氧化物)提出的情况下，与多功能纳米颗粒将具有极高适用性的预期相反，难以在单个纳米颗粒中同时均匀地实现磁特性和光特性，且因此，纳米颗粒的适用性受到限制。
[相关技术文献]
[专利文献]
1.韩国公开专利申请第10-2009-0030775号
发明内容
本发明涉及提供各种类型的多功能磁-光复合纳米结构(其中的每一种包含能够产生SERS信号的贵金属(金和/或银)和磁纳米颗粒)、其制造方法，以及基于其使用的细胞成像能力和生物分子或生物材料检测能力。
本发明的一个方面提供一种制造磁-光复合纳米结构的方法，其包含：通过在磁纳米颗粒上形成陶瓷壳来制备第一核-壳纳米颗粒；通过将金纳米颗粒附着到所述第一核-壳纳米颗粒来制备金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒；初次生长所述金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒的所述金纳米颗粒；通过用拉曼分子(Raman molecule)官能化初次生长的金纳米颗粒来制备拉曼分子官能化的核-壳纳米颗粒；以及通过在所述拉曼分子官能化的核-壳纳米颗粒的拉曼分子官能化的金纳米颗粒中的每一个上形成金壳、银壳或金-银合金壳来制备第二核-壳纳米颗粒。
本发明的另一方面提供一种磁-光复合纳米结构，其通过上述制造方法制造且包含：第一核-壳纳米颗粒，具有磁纳米颗粒核和二氧化硅壳；以及第二核-壳纳米颗粒，其中的每一个具有金纳米颗粒核和金壳、银壳或金-银合金壳，其中所述第二核-壳纳米颗粒键合到形成于所述第一核-壳纳米颗粒的所述壳的表面上的官能团，且用拉曼分子来官能化所述金纳米颗粒核。
本发明的又一方面提供一种分析物检测试剂盒、一种分子诊断芯片或一种诊断成像组合物，包含上述磁-光复合纳米结构。
本发明的再一方面提供一种检测、成像或分离分析物的方法，其包含：用能够与待检测的分析物结合的生物分子来官能化上述磁-光复合纳米结构的表面；将官能化的磁-光复合纳米结构暴露于含有一种或多种分析物的样品；以及使用拉曼光谱法来鉴定与所述磁-光复合纳米结构结合的分析物。
附图说明
通过参考附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它目标、特征以及优点将对本领域的技术人员变得更加显而易见，在所述附图中：
图1是一组图像，包含a示出根据本发明的制造磁-光复合纳米结构的过程的示意图、b在上述示意图的每一步骤中获得的透射式电子显微镜(transmission electronmicroscope；TEM)图像，以及c的S3的TEM图像和能量色散X射线光谱法(energy dispersiveX-ray spectroscopy；EDX)图像。
图2是一组图像，包含a用不同比率的金离子前体和银离子前体制造的复合纳米结构的TEM图像、b同一复合纳米结构的低放大倍数TEM图像和EDX图像，和示出同一复合纳米结构中的金/银原子百分比的表，以及c示出复合纳米结构合成的原理的示意图。
图3是一组TEM图像，示出当初次生长的金纳米颗粒经历二次生长而不用1,4-BDT官能化时形成均匀的二次生长的金/银壳。
图4示出附着到第一核-壳纳米颗粒的第二核-壳纳米颗粒的TEM图像中的颗粒大小分布，其中，当测量颗粒大小分布时，测量除岛中的颗粒之外的所有颗粒的大小。
图5是一组图像，包含a示出外延二次金/银生长的高分辨率TEM图像和快速傅里叶变换(fast Fourier transform；FFT)衍射图像、b磁-光复合纳米结构的EDX图像和测量第二核-壳纳米颗粒中的金原子和银原子的含量比的结果、c磁-光复合纳米结构的高放大倍数TEM图像，以及d示出密集地填充在第一核-壳纳米颗粒上的第二核-壳纳米颗粒(金/银纳米颗粒)的组成的EDX结果。
图6示出a使用UV-Vis光谱仪根据金离子前体与银离子前体的比来评估光学性质的结果，以及b使用UV-Vis光谱仪根据初次金生长和二次金/银生长来评估光学性质的变化的结果。
图7示出aTEM图像，示出当金离子前体与银离子前体的比固定在1:1(S3)时，根据在二次金/银生长阶段中添加的金离子前体和银离子前体的量密集地填充在磁-光复合纳米结构中的第二核-壳纳米颗粒(金/银纳米颗粒)的大小的变化，以及b使用UV-Vis光谱仪来评估光学性质的变化的结果。
图8示出a在633纳米的激光波长下测量从使用用于二次生长的不同比率的金离子前体和银离子前体来制造的复合纳米结构产生的SERS信号的强度的结果、b通过在对应于1,4-BDT的指纹峰中的一个的1067cm-1处测量SERS信号强度七次来评估信号可靠性的结果、c在785纳米的激光波长下测量从使用用于二次生长的不同比率的金离子前体和银离子前体来制造的复合纳米结构产生的SERS信号的强度的结果，以及d通过在对应于1,4-BDT的指纹峰中的一个的1067cm-1处测量SERS信号强度七次来评估信号可靠性的结果。
图9示出使用复合纳米结构(S3)进行的U87MG、MCF7以及海拉细胞成像的结果。
图10示出使用复合纳米结构(其中金离子前体与银离子前体的比是1:1，也就是S3)进行的U87MG细胞的磁分离和成像的结果。
图11示出评估使用复合纳米结构(其中金离子前体与银离子前体的比是1:1，也就是S3)进行的U87MG细胞的磁分离的效率的结果。
图12是一组图像，包含a扫描电子显微照片，示出在不同甲型流感抗原浓度下使用其表面用能够检测甲型流感病毒的抗体官能化的复合纳米结构(S3)和用能够捕获甲型流感病毒的抗体官能化的金(Au)底物的情况，且所述一组图像示出b根据甲型流感抗原浓度的每25平方微米面积的SERS信号强度。
具体实施方式
在下文中，将详细描述本发明。
本发明涉及一种制造磁-光复合纳米结构的方法，其包含：
(A)通过在磁纳米颗粒上形成陶瓷壳来制备第一核-壳纳米颗粒(下文称为第一核-壳纳米颗粒制备步骤)；
(B)通过将金纳米颗粒附着到第一核-壳纳米颗粒来制备金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒(下文称为金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒制备步骤)；
(C)初次生长金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒的金纳米颗粒(下文称为初次生长步骤)；
(D)通过用拉曼分子官能化初次生长的金纳米颗粒来制备拉曼分子官能化的核-壳纳米颗粒(下文称为拉曼分子官能化的核-壳纳米颗粒制备步骤)；以及
(E)通过在拉曼分子官能化的核-壳纳米颗粒的拉曼分子官能化的金纳米颗粒中的每一个上形成金壳、银壳或金-银合金壳来制备第二核-壳纳米颗粒(下文称为二次生长步骤)。
根据本发明，在(A)第一核-壳纳米颗粒制备步骤中，通过在磁纳米颗粒中的每一个上形成陶瓷壳来制备磁纳米颗粒/陶瓷核-壳纳米颗粒。
这一步骤可通过将陶瓷前体溶液添加到包含磁纳米颗粒的第一溶液来实行，且由此可制备包含第一核-壳纳米颗粒的第二溶液。
在一个实施例中，磁纳米颗粒可形成第一核-壳纳米颗粒的核。磁纳米颗粒可以是金属氧化物纳米颗粒，且金属氧化物可以是选自由以下组成的族群的一种或多种：FeO、Fe2O3、Fe3O4、CoFe2O4、NiFe2O4、MnFe2O4、TiO2、ZrO2、CeO2、Al2O3以及MgO。在本发明中，可通过使用金属氧化物为最终获得的复合纳米结构赋予磁特性。
磁纳米颗粒可由磁纳米颗粒的簇组成。
这种磁纳米颗粒或簇的平均粒径不受限制，只要其大于下文将描述的第二核-壳纳米颗粒的平均粒径即可，且可例如在10纳米到500纳米、50纳米到400纳米或100纳米到200纳米的范围内。此外，磁纳米颗粒或簇可以是球形的。在本发明中，术语“球形”可用于不仅涵盖在数学上定义为由与一个点距离均相同的点组成的三维形状的球体，且还涵盖所有看似圆形的形状。
在一个实施例中，陶瓷壳可用以保护磁纳米颗粒。
陶瓷可包含选自由以下组成的族群的一种或多种：二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化铝以及沸石，且在本发明中，二氧化硅可用作陶瓷。当使用二氧化硅时，可将壳称为二氧化硅壳。
这种壳的厚度不受特定限制，且可例如在1纳米到100纳米或1纳米到20纳米的范围内调整。
在一个实施例中，陶瓷壳可通过磁纳米颗粒与陶瓷前体之间的反应形成。这里，可使用烷氧基化合物作为陶瓷前体，且具体来说，可使用四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane；TEOS)。
根据本发明，在(B)金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒制备步骤中，通过将金纳米颗粒附着到第一核-壳纳米颗粒来制备金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒。
这一步骤可包含将官能团引入到第一核-壳纳米颗粒的壳的表面上以及允许金纳米颗粒晶种键合到官能团。
具体来说，所述步骤可通过将具有官能团的化合物添加到在步骤(A)中制备的第二溶液来实行，且由此可制备包含具有其上已引入官能团的壳表面的磁纳米颗粒/陶瓷核-壳纳米颗粒的第三溶液。另外，通过将金纳米颗粒添加到第三溶液，可制备包含金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒的第四溶液。
在一个实施例中，可将官能团引入到陶瓷壳的表面上，且多个官能团可形成具有多个金纳米颗粒晶种的键。
在一个实施例中，官能团可选自由以下组成的族群：胺基(-NH)、硫醇基(-SH)、羧基(-COOH)、羟基(-OH)以及多巴胺。具体来说，官能团可以是胺基，且可通过使具有胺基的化合物与第一核-壳纳米颗粒反应来将胺基引入到壳的表面上。
在一个实施例中，金纳米颗粒晶种可键合到官能团，使得金纳米颗粒晶种附着到第一核-壳纳米颗粒。
这里，金纳米颗粒晶种可通过在本领域中通常使用的制备方法来制备，且具体来说，可使用金离子前体溶液和还原剂在水溶液中合成。
作为金离子前体，可使用选自由以下组成的族群的一种或多种：三水合氯化金(HAuCl4·3H2O)、氯化金钾(III)(K(AuCl4))以及二氰基金酸钾(KAu(CN)2)，且作为还原剂，可使用选自由以下组成的族群的一种或多种：氢醌、硼氢化钠(NaBH4)、抗坏血酸钠以及羟胺。
还原剂不仅充当用于还原水溶液中的金的还原剂，且还可为合成的金纳米颗粒的周边赋予负电荷。因此，已还原的金纳米颗粒晶种因其在表面上具有负电荷而良好地分散于水溶液中，且因此能够与其遇到的例如胺基的官能团形成强键。因此，金纳米颗粒晶种可与第一核-壳纳米颗粒的陶瓷壳的表面上的官能团形成强键，且由此附着到第一核-壳纳米颗粒。
根据本发明，在(C)初次生长步骤中，金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒的金纳米颗粒初次生长。
这一步骤可通过将金离子前体溶液添加到在步骤(B)中制备的第四溶液来实行，且由此可制备第五溶液。
由还原剂还原的金纳米颗粒晶种过小，且归因于其较差光学性质，其工业用途有限。因此，在本发明中，为了增大金纳米颗粒晶种的较小大小且进一步提高其光学性质，可从附着到陶瓷壳的表面的金纳米颗粒晶种生长金纳米颗粒。
在一个实施例中，所述步骤可通过将金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒与金离子前体溶液、还原剂以及稳定剂混合来实行。此外，为了抑制金离子前体的自成核，可分开添加金离子前体。作为金离子前体，可使用上文所描述的金离子前体中的任一种，且作为还原剂，可使用选自由以下组成的族群的一种或多种：氢醌、硼氢化钠(NaBH4)、抗坏血酸钠以及羟胺，且作为稳定剂，可使用选自由以下组成的族群的一种或多种：聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone；PVP)和十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulfate；SDS)。
在一个实施例中，可通过改变金离子前体的量来控制金纳米颗粒的生长，且生长的金纳米颗粒的平均粒径可在5纳米到50纳米的范围内。
在本发明中，由于初次生长在将金纳米颗粒晶种附着到第一核-壳纳米颗粒的陶瓷表面之后实行，所以金纳米颗粒在与陶瓷表面接触的同时生长且因此牢固地固定，且这实现高经济效益和容易的处理。此外，随着金纳米颗粒生长，可形成纳米颗粒的网络，从而产生不会从陶瓷表面脱离的固体结构。
根据本发明，在(D)拉曼分子官能化的核-壳纳米颗粒制备步骤中，通过用拉曼分子官能化初次生长的金纳米颗粒来制备拉曼分子官能化的核-壳纳米颗粒。
这一步骤可通过将在步骤(C)中制备的第五溶液与拉曼分子溶液混合来实行，且由此可制备包含拉曼分子官能化的核-壳纳米颗粒的第六溶液。
在本发明中，由于使用拉曼分子，所以有可能使用在拉曼分子与将在下文描述的第二核-壳纳米颗粒之间发生的SERS现象来实现细胞成像和生物分子检测。特定来说，由于拉曼分子可极大地影响第二核-壳纳米颗粒的壳的形状，所以通过使用拉曼分子有可能制造具有所需形状的复合纳米结构。
拉曼分子可包含选自由以下组成的族群的一种或多种：1,4-苯二硫醇(1,4-benzenedithiol；1,4-BDT)、荧光素(fluorescein；FAM)、二甲氨基偶氮苯甲酰(Dabcyl)、四甲基罗丹明异硫醇(tetramethyl rhodamine isothiol；TRIT)、7-硝基苯-2-氧杂-1,3-二唑(7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol；NBD)、德克萨斯红染料(Texas Red dye)、邻苯二甲酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸、甲酚固紫(Cresyl Fast Violet)、甲酚蓝紫(Cresyl BlueViolet)、亮甲酚蓝(Brilliant Cresyl Blue)、对氨基苯甲酸、赤藓红(erythrosine)、生物素(biotin)、洋地黄毒苷(digoxigenin)、5-羧基-4',5'-二氯-2',7'-二甲氧基(5-carboxy-4',5'-dichloro-2',7'-dimethoxy)、5-羧基-2',4',5',7'-四氯荧光素(5-carboxy-2',4',5',7'-tetrachlorofluorescein)、5-羧基荧光素(5-carboxyfluorescein)、5-羧基罗丹明(5-carboxyrhodamine)、6-羧基罗丹明(6-carboxyrhodamine)、6-羧基四甲基氨基酞菁(6-carboxytetramethylaminophthalocyanine)、甲亚胺(azomethine)、黄嘌呤(xanthine)、琥珀酰荧光素(succinylfluorescein)、氨基吖啶(aminoacridine)、量子点、碳纳米管、碳同素异形体、氰化物、硫醇、氯、溴、甲基、磷、硫、花青染料(Cy3、Cy3.5或Cy5)以及罗丹明(rhodamine)。在拉曼分子溶液中，拉曼分子的浓度可在0.01毫摩尔每升到1摩尔每升的范围内。此外，拉曼分子溶液的溶剂可以是醇、水或其混合物。
根据本发明，在(E)二次生长步骤中，金壳、银壳或金-银合金壳形成于拉曼分子官能化的核-壳纳米颗粒的拉曼分子官能化的金纳米颗粒中的每一个上，且由此可形成第二核-壳纳米颗粒且可最终制造磁-光复合纳米结构。
这一步骤可通过将在步骤(D)中制备的第六溶液与金离子前体溶液和/或银离子前体溶液混合来实行，且由此可制备包含其中已形成金壳、银壳或金-银合金壳的磁-光复合纳米结构的第七溶液。这里，可将磁-光复合纳米结构的金纳米颗粒与形成于金纳米颗粒上的金壳、银壳或金-银合金壳的组合称为第二核-壳纳米颗粒。
在一个实施例中，除了金离子前体溶液和/或银离子前体溶液以外，还可将还原剂、自成核抑制剂、稳定剂以及类似物进一步添加到第六溶液。作为金离子前体、还原剂、对金有效的自成核抑制剂以及稳定剂，可使用上文所描述的金离子前体、还原剂、对金有效的自成核抑制剂以及稳定剂中的任一种，且作为银离子前体，可使用选自由AgNO3和AgClO4组成的族群的一种或多种。此外，作为对银有效的自成核抑制剂，可使用乙腈。
在一个实施例中，金离子前体溶液中的金离子的浓度和银离子前体溶液中的银离子的浓度可在0.01毫摩尔每升到1摩尔每升的范围内。此外，金离子前体溶液与银离子前体溶液的重量比可以是1:0到0:1。
在本发明中，归因于拉曼分子，金和/或银的二次生长的结果可取决于金离子前体溶液和银离子前体溶液的量而变化。
举例来说，当仅使用金离子前体溶液或使用其中金离子的量相对于金离子和银离子的量的总和为50摩尔％或大于50摩尔％(即，离子含量(以摩尔为单位)：Au≥Ag)的金离子前体溶液与银离子前体溶液的混合溶液时，壳可呈现外延生长图案。也就是说，可形成均匀金壳或金-银合金壳。特定来说，随着混合溶液中金离子的量增加，可呈现更多外延生长图案。
另一方面，当仅使用银离子前体溶液或使用其中银离子的量相对于金离子和银离子的量的总和为大于50摩尔％(即，离子含量(以摩尔为单位)：Ag>Au)的金离子前体溶液与银离子前体溶液的混合溶液时，壳可生长为结晶岛，且银壳的岛可局部生长。
当形成外延(也就是均匀)金-银合金壳或金壳时，可形成金-银纳米颗粒的网络(即，可发生金-银纳米颗粒的等离子体耦合)。这里，当呈现外延生长时，这意味着在金纳米颗粒上形成均匀薄层，且当呈现结晶岛时，这意味着壳围绕金纳米颗粒的核(nucleus)以半球形形状形成。在本发明中，可将二次生长的金属称为壳。
在一个实施例中，外延地生长的第二核-壳纳米颗粒的大小可在5纳米到100纳米的范围内。另一方面，呈现银岛的生长的第二核-壳纳米颗粒的大小可在5纳米到500纳米的范围内。
此外，本发明涉及一种通过上述制造磁-光复合纳米结构的方法来制造的磁-光复合纳米结构。可将磁-光复合纳米结构称为复合纳米结构。
本发明的磁-光复合纳米结构可包含：第一核-壳纳米颗粒，具有磁纳米颗粒核和陶瓷壳；以及第二核-壳纳米颗粒，其中的每一个具有金纳米颗粒核和金壳、银壳或金-银合金壳。
在一个实施例中，第二核-壳纳米颗粒可键合到形成于第一核-壳纳米颗粒的壳的表面上的官能团。这里，第二核-壳纳米颗粒可彼此接触且形成网络。具体来说，在复合纳米结构的制造中，通过壳表面上的官能团键合到第一核-壳纳米颗粒的金纳米颗粒可通过初次生长和二次生长来生长，且形成网络。
此外，可用拉曼分子来官能化金纳米颗粒核。
在一个实施例中，第二核-壳纳米颗粒的壳可呈包围核的均匀厚度的壳的形式，或在核上仅已局部形成银岛的形式。
此外，本发明涉及一种分析物检测试剂盒、一种分子诊断芯片或一种包含上述磁-光复合纳米结构的诊断成像组合物。
此外，本发明涉及一种检测、分离或成像分析物的方法，其包含：用能够与待检测的分析物结合的生物分子来官能化上述磁-光复合纳米结构的表面；将官能化的磁-光复合纳米结构暴露于含有一种或多种分析物的样品；以及使用拉曼光谱法来鉴定与磁-光复合纳米结构结合的分析物。
本发明的磁-光复合纳米结构用能够识别待检测的分析物的生物分子官能化，且因此可用作适用于检测各种生物分子的探针。
在一个实施例中，待检测的分析物可以是氨基酸、肽、多肽、蛋白质、糖蛋白、脂蛋白、核苷、核苷酸、寡核苷酸、核酸、糖、碳水化合物、寡糖、多糖、脂肪酸、脂质、激素、代谢物、细胞因子、趋化因子、受体、神经递质、抗原、过敏原、抗体、底物、辅因子、抑制剂、药物、药剂、营养素、朊病毒、毒素、毒物、爆炸物、杀虫剂、化学武器、生物危害剂、放射性同位素、维生素、杂环芳族化合物、致癌物、诱变剂、麻醉剂、安非他明、巴比妥酸盐、致幻剂、废物或污染物。当分析物是核酸时，分析物可以是例如基因、病毒RNA或DNA、细菌DNA、真菌DNA、哺乳动物DNA、cDNA、mRNA、RNA或DNA片段、寡核苷酸、合成寡核苷酸、修饰的寡核苷酸、单链或双链核酸或天然或合成核酸的核酸。
在一个实施例中，能够与本发明的复合纳米结构(其能够识别分析物)的表面结合的生物分子可以是抗体、抗体片段、基因工程化抗体、单链抗体、受体蛋白、结合蛋白、酶、抑制剂蛋白、凝集素、细胞粘附蛋白、寡核苷酸、多核苷酸、核酸或适体。
在一个实施例中，拉曼光谱法可以是表面增强拉曼光谱法(surface-enhancedRaman spectroscopy；SERS)、表面增强共振拉曼光谱法(surface-enhanced resonanceRaman spectroscopy；SERRS)，或超拉曼和/或相干反斯托克斯拉曼光谱法(coherentanti-Stokes Raman spectroscopy；CARS)。
SERS技术在根本上使用低功率激光，因此其相对于样品是非破坏性的。此外，由于不仅已开发探针制造技术，且还使用具有高生物相容性的材料，所以SERS技术可以各种方式适用于体外和体内两者的疾病的诊断。为了提高探针在体外和体内两者的移动性和生物相容性，探针的表面可涂布有生物相容性材料，例如聚合物配体或二氧化硅。此外，由于使用在生物材料之间发生的特定反应(DNA杂交、抗原-抗体反应等)，所以有可能以高灵敏度诊断体外和体内两者的特定疾病。此外，SERS技术还可用于鉴定个体、确认亲属关系、鉴定细菌或细胞，或鉴定动物和植物的起源。
因此，使用本发明的复合纳米结构的非破坏性SERS分析技术适用于活细胞中和体内的特定疾病的实时监测和治疗药物的开发。
此外，由于本发明的复合纳米结构(其能够最大化SERS信号)的微结构确保高再现性，所以本发明的复合纳米结构适用于具有极高可靠性的超高灵敏度生物分子分析方法，且还可用于体内成像技术以及体外诊断方法。
在一个实施例中，分析物的分离可例如通过磁分离来实行。由于本发明的磁-光复合纳米结构具有磁特性，所以其可用于通过磁分离容易地分离分析物。
实例
实例1.制备磁-光复合纳米结构
1.合成氧化铁(磁铁矿(Fe3O4))纳米颗粒
合成氧化铁纳米颗粒通过多元醇法实行。
将六水合氯化铁(FeCl3·6H2O)用作铁离子前体，将乙二醇(ethylene glycol；EG)用作还原剂和溶剂两者，且将乙酸钠(NaOAc)和H2O用作用于帮助水解的助剂。
将2毫摩尔的FeCl3·6H2O、6毫摩尔的NaOAc以及150毫摩尔的H2O添加到50毫升的EG中，输入3颈烧瓶中，且接着在机械搅拌的同时快速加热到200℃持续15分钟。在保持反应3小时30分钟之后，冷却所得物且接着用乙醇洗涤。
2.合成金(Au)纳米颗粒
将三水合氯化金(HAuCl4·3H2O)用作金离子前体，将硼氢化钠(NaBH4)用作还原剂，将柠檬酸三钠用作稳定剂，且将H2O用作溶剂。
在将HAuCl4·3H2O和柠檬酸三钠中的每一种在50毫升的H2O中的浓度调整到0.25毫摩尔每升且接着添加1.5毫升的冷H2O(包含0.1摩尔每升NaBH4)之后，在室温下在持续磁搅拌下反应所得物。(制备金纳米颗粒溶液)
3.制备金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒
在氧化铁纳米颗粒中的每一个上，使用斯德博法形成二氧化硅壳。
将乙醇和H2O用作溶剂，将PVP用作稳定剂，将氢氧化铵(NH4OH)溶液用作催化剂，且将TEOS用作二氧化硅前体。
在混合50毫升的乙醇、7.5毫升的H2O、2.5毫升的NH4OH以及400毫克的PVP之后，将25毫克的氧化铁纳米颗粒添加到溶液，且由此获得包含氧化铁纳米颗粒的均匀混合溶液。随后，将0.050毫升的TEOS添加到混合溶液且接着在室温下振荡1小时30分钟。将所得物用乙醇洗涤且接着分散于10毫升的乙醇中。因此，获得氧化铁纳米颗粒/二氧化硅核-壳纳米颗粒。(制备第二溶液)
金纳米颗粒附着到氧化铁纳米颗粒/二氧化硅核-壳纳米颗粒。
将(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷((3-Aminopropyl)triethoxysilane；APTES)用作胺基(-NH2)前体，且将2-丙醇用作溶剂。
在用10毫升的2-丙醇来溶剂取代4毫升的第二溶液，即乙醇中的氧化铁纳米颗粒/二氧化硅核-壳纳米颗粒(包含2.5毫克/毫升的氧化铁纳米颗粒)之后，添加0.050毫升的APTES且接着振荡。随后，在80℃下超声处理四小时之后，将所得物用H2O洗涤且接着分散于5毫升的H2O中。(制备第三溶液)
将5毫升的包含其表面用胺基官能化的氧化铁纳米颗粒/二氧化硅核-壳纳米颗粒的第三溶液与30毫升的在“2.合成金(Au)纳米颗粒”中制备的金纳米颗粒溶液混合，且振荡16小时。接着，作为后处理，添加其中溶解有1重量％的PVP的H2O作为稳定剂且均匀地振荡。随后，将所得物用H2O洗涤且接着分散于20毫升的H2O中。(制备第四溶液)
4.制备磁-光复合纳米结构
为了在氧化铁纳米颗粒/二氧化硅核-壳纳米颗粒上初次生长金颗粒，将PVP用作稳定剂，将HAuCl4·3H2O用作金离子前体，将L-抗坏血酸用作还原剂，且将H2O用作溶剂。
制备5毫摩尔每升HAuCl4·3H2O的H2O溶液。混合0.4毫升的第四溶液(其为金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒的溶液(包含0.5毫克/毫升的氧化铁纳米颗粒))、3.6毫升的H2O(包含1重量％的PVP)以及0.080毫升的20毫摩尔每升抗坏血酸水溶液，且均匀地振荡。随后，每10分钟以0.02毫升的六份添加5毫摩尔每升HAuCl4·3H2O溶液以抑制自成核。接着，使混合物反应一小时，同时在室温下振荡。将所得物用H2O洗涤且接着分散于4毫升的H2O中。(制备第五溶液)
随后，使用1,4-苯二硫醇(1,4-BDT)实行用拉曼分子的官能化。
将第五溶液(其为包含附着有初次生长的金纳米颗粒的核-壳纳米颗粒的溶液)添加到0.040毫升的1毫摩尔每升1,4-BDT的乙醇溶液中，且在室温下在持续搅拌下反应1小时30分钟。将所得物用H2O洗涤且接着分散于0.4毫升的H2O中。(制备第六溶液)
在已初次生长且接着用拉曼分子来官能化的金纳米颗粒上，由金和银制成的壳二次生长。
为了通过生长壳来实现二次生长，将PVP用作稳定剂，将AgCl用作形成抑制剂，将抗坏血酸用作还原剂，将乙腈用作对银(Ag)有效的自成核抑制剂，将HAuCl4·3H2O用作金离子前体，且将AgNO3用作银离子前体。
也就是说，向已初次生长且接着用拉曼分子来官能化的金纳米颗粒的溶液(第六溶液)中，混合3.6毫升的H2O(包含1重量％的PVP)和0.080毫升的20毫摩尔每升抗坏血酸水溶液，且均匀地振荡。随后，制备5毫摩尔每升HAuCl4·3H2O水溶液和5毫摩尔每升AgNO3水溶液。通过以1:0(S1)、2:1(S2)、1:1(S3)、1:2(S4)或0:1(S5)的比混合水溶液，同时将水溶液的总和恒定地保持在0.08毫升来制备混合水溶液。每10分钟以0.02毫升的四份添加混合水溶液。在室温下在振荡的同时反应40分钟之后，将所得物用H2O洗涤且接着分散于4毫升的H2O中。(制备第七溶液)
比较例1.
除了未进行用拉曼分子的官能化之外，以与实例1相同的方式制造磁-光复合纳米结构。
实验实例1.磁-光复合纳米结构的物理性质
图1是一组图像，包含a示出根据本发明的制造磁-光复合纳米结构的过程(步骤)的示意图、b在a的示意图的每一步骤中获得的TEM图像，以及c的S3的TEM图像和EDX图像，示出Fe、Si、Au、S(在拉曼分子中作为硫醇基(-SH)存在)以及Ag。
参考图1，可见本发明的磁-光复合纳米结构中的每一个包含：第一核-壳纳米颗粒，具有磁纳米颗粒核和二氧化硅壳；以及第二核-壳纳米颗粒，具有金纳米颗粒核和金-银合金壳，且第二核-壳纳米颗粒键合到形成于第一核-壳纳米颗粒的壳的表面上的官能团。
此外，图2是一组图像，包含a用不同比率的金离子前体和银离子前体制造的复合纳米结构的TEM图像、b同一复合纳米结构的低放大倍数TEM图像和EDX图像，和示出同一复合纳米结构中的金/银原子百分比的表，以及c示出复合纳米结构合成的原理的示意图。
参考图2，可见在二次生长期间，尽管金离子形成均匀壳，但银离子仅局部形成银岛，由此产生哑铃状结构。
可见，在未使用拉曼分子的比较例1的情况下，所有制备的纳米颗粒都生长，同时形成均匀壳(见图3)。基于这一观察，可见拉曼分子有助于控制金和/或银离子的二次生长，且由此产生具有所需形状的复合纳米结构。
此外，图4示出第二核-壳纳米颗粒的TEM图像中的颗粒大小分布。
参考图4，可见金纳米颗粒晶种的平均粒径通过初次生长和二次生长增大。
此外，图5是示出S3的一组图像，其包含a示出二次金/银生长的TEM图像和FFT衍射图像、b的EDX图像和测量第二核-壳纳米颗粒中的金原子和银原子的含量的结果、c磁-光复合纳米结构的高放大倍数TEM图像，以及d示出密集地填充在第一核-壳纳米颗粒上的第二核-壳纳米颗粒(金/银纳米颗粒)的组成的EDX结果。
参考图5，可见磁-光复合纳米结构具有一结构，其中第二核-壳纳米颗粒密集地填充在第一核-壳纳米颗粒的表面上。此外，在复合纳米结构S3中，第二核-壳纳米颗粒的壳部分似乎是金-银合金。
此外，图6示出a使用UV-Vis光谱仪根据金离子前体与银离子前体的比来评估光学性质的结果，以及b使用UV-Vis光谱仪根据初次金生长和二次金/银生长来评估光学性质的变化的结果。
参考图6，可见因密集地填充的第二核-壳纳米颗粒(金/银纳米颗粒)而呈现结构特异性光学性质。
此外，图7的a示出高放大倍数TEM图像，其确认以下事实：当二次金/银生长中的金前体(5毫摩尔每升HAuCl4·3H2O)与银前体(5毫摩尔每升AgNO3)的混合比是1:1(S3)时，随着混合水溶液的量增加，金-银合金壳的厚度增大。这里，以0.02毫升的3(a1)份、8(a2)份以及16(a3)份添加混合水溶液。此外，图7的b示出使用UV-Vis光谱仪根据形成于二次金/银生长中的金-银合金壳的厚度来评估光学性质的变化的结果。
如图7中所示出，随着第二核-壳纳米颗粒(金/银纳米颗粒)的大小增大，红外波长区中的光吸收强度变得更强，且这是因为键合到第一核-壳纳米颗粒的第二核-壳纳米颗粒不仅更大且彼此还更靠近。基于这一结果，可见通过调整金前体和银前体的使用量，有可能控制第二核-壳纳米颗粒的大小和光学性质。
实验实例2.使用磁-光复合纳米结构的癌细胞成像
将在实例中制造的磁-光复合纳米结构放置在盖玻片上并干燥，且通过共聚焦拉曼显微术测量从单个纳米结构产生的SERS信号的强度。为此，使用100x物镜和具有633纳米和785纳米波长的激光。用1毫瓦的激光功率照射具有633纳米波长的激光，且用一秒的获取时间实行测量。用4毫瓦的激光功率照射具有785纳米波长的激光，且用五秒的获取时间实行测量。
图8的a示出在633纳米的激光波长下测量从具有用于二次生长的不同比率的金离子前体和银离子前体的复合纳米结构产生的SERS信号的强度的结果。在对应于1,4-BDT的指纹峰的735cm-1、1067cm-1以及1562cm-1处检测SERS信号。
图8的b示出通过在对应于图8的a中所示出的1,4-BDT的指纹峰中的一个的1067cm-1处测量SERS信号强度七次来评估信号可靠性的结果。
图8的c示出在785纳米的激光波长下测量从具有用于二次生长的不同比率的金离子前体和银离子前体的复合纳米结构产生的SERS信号的强度的结果。在对应于1,4-BDT的指纹峰的735cm-1、1067cm-1以及1562cm-1处检测SERS信号。
图8的d示出通过在对应于图8的c中所示出的1,4-BDT的指纹峰中的一个的1067cm-1处测量SERS信号强度七次来评估信号可靠性的结果。
基于以上结果，可见复合纳米结构S1和复合纳米结构S3形成均匀壳，且SERS信号强度随银含量增加而增大。另一方面，在复合纳米结构S5的情况下，尽管银含量最高，但测量到具有比S3更低强度的SERS信号，且这是因为局部形成银岛，从而产生具有哑铃状结构的壳。
同时，为了用羧基(SH-PEG-COOH(分子量(毫瓦)：5000))来官能化复合纳米结构S3的表面，将H2O用作溶剂，且将SDS用作稳定剂。
均匀地混合1毫升的复合纳米结构溶液(0.01％SDS；包含0.05毫克/毫升的氧化铁纳米颗粒)(其为第七溶液)和0.2毫升的5毫克/毫升SH-PEG-COOH，振荡16小时，且用H2O洗涤并接着分散于1毫升的H2O中。(制备羧基官能化的复合纳米结构溶液)随后，用环(-RGDyK)来官能化溶液，所述环是用于细胞成像的肽。具体来说，用1毫升的50毫摩尔每升MES缓冲剂来溶剂取代1毫升的羧基官能化的复合纳米结构溶液。添加0.1毫升的1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(1-ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimidehydrochloride；EDC)溶液(20毫摩尔每升)和0.1毫升的磺基-N-羟基磺基琥珀酰亚胺(sulfo-N-hydroxysulfosuccinimide；NHS)溶液(20毫摩尔每升)，振荡至少10分钟，且用H2O洗涤并接着分散于0.2毫升的H2O中。随后，添加0.2毫升的环(-RGDyK)水溶液(1毫摩尔每升)且接着搅拌至少六小时，且将所得物用H2O或磷酸盐缓冲盐水(phosphate buffersaline；PBS)洗涤并接着分散于0.5毫升的溶液中。(制备环(-RGDyK)官能化的复合纳米结构溶液)
将70,000个海拉细胞、U87MG细胞以及MCF7细胞中的每一种附着到玻璃底皿，且在0.025毫升的环(-RGDYK)官能化的复合纳米结构溶液中孵育至少三小时并固定。随后，通过共聚焦拉曼显微术进行细胞成像。这里，对于海拉细胞，用4.36毫瓦的激光功率照射具有785纳米波长的激光，且用0.05秒的获取时间实行测量。对于U87MG细胞和MCF7细胞，用3.9毫瓦的激光功率照射具有633纳米波长的激光，且用0.035秒的获取时间实行测量。
图9示出U87MG、MCF7以及海拉癌细胞成像结果。
参考图9，可见磁-光复合纳米结构可用作水溶液中的细胞成像探针。
具体来说，图9的a是示出磁-光复合纳米结构作为癌细胞成像探针的应用的示意图。在这一示例性实施例中，细胞在存在其表面用环(-RGDyK)来官能化的复合纳米结构的情况下孵育、洗涤、固定，且通过用激光照射来成像。
图9的b示出使表达高水平整合素αvβ3的U87MG细胞成像的结果。归因于与整合素αvβ3特异性结合的环(-RGDyK)的受体，复合纳米结构实现癌细胞成像。在图像中，红点指示存在复合纳米结构的位点，且在图像中可见，相当大数目个复合纳米结构附着到细胞的表面。
图9的c示出使表达低水平整合素αvβ3的MCF7细胞成像的结果。可使用复合纳米结构来使这些癌细胞成像。红点指示存在复合纳米结构的位点，且在图像中可见，复合纳米结构未附着到细胞的表面。
图9的d示出使用附着到细胞的表面的复合纳米结构来成像的U87MG癌细胞的特定区处的SERS信号强度。可见在未对应于细胞的部分中未检测到由复合纳米结构产生的SERS信号，且由复合纳米结构在细胞的表面处产生具有高强度的SERS信号。
此外，图9的e示出海拉细胞成像的结果。具体来说，图9的e示出使用包含与整合素αvβ3特异性结合的环(-RGDyK)的受体的复合纳米结构来使癌细胞成像的结果。红点指示存在复合纳米结构的位点，且可见相当大数目个复合纳米结构附着到细胞的表面。
基于图9中所示出的结果，可见复合纳米结构适用于各种癌细胞。此外，可见复合纳米结构在各种激光波长(633纳米和785纳米)下适用。特定来说，可见本发明的复合纳米结构在水溶液中具有极好的分散性且可用作细胞成像探针。
实验实例3.使用磁-光复合纳米结构的癌细胞分离
将其中已分散有130,000个U87MG细胞的PBS溶液与0.05毫升的在实验实例2中制备的环(-RGDyK)官能化的复合纳米结构溶液混合且孵育30分钟，且使用磁分离将所得物在PBS溶液中洗涤并接着重新分散于1毫升的PBS溶液中。
随后，将磁分离的癌细胞注射到微流体芯片通道中。在微流体芯片通道的一侧上放置磁铁使得在特定方向上捕获癌细胞之后，通过用785纳米激光照射来使癌细胞成像。
图10示出U87MG细胞的磁分离和成像的结果。
参考图10，可见磁-光复合纳米结构适合用作用于细胞分离和成像的探针。
具体来说，图10的a是示出使用磁-光复合纳米结构进行的细胞分离和成像的示意图。图10的b是示出微流体通道的未放置磁铁的侧的共聚焦拉曼显微照片，且图10的c示出示出微流体通道的放置了磁铁的侧的共聚焦拉曼显微照片和成像结果。图10的d示出使用785纳米激光在图10的c中所示出的磁捕获的癌细胞的图像中标记的区中测量产生的SERS信号的结果。
参考图10，可确认，复合纳米结构适用于癌细胞的磁分离和成像。此外，可见复合纳米结构在各种激光波长(633纳米和785纳米)下适用。特定来说，可见本发明的复合纳米结构在水溶液中具有极好的分散性且适合用作用于细胞成像和磁分离两者的探针。
实验实例4.使用磁-光复合纳米结构的癌细胞收集
将包含130,000个U87MG细胞的PBS溶液与0.050毫升的在实验实例2中制备的环(-RGDyK)官能化的复合纳米结构溶液混合且孵育30分钟，且使用磁分离将所得物在PBS溶液中洗涤并接着重新分散于1毫升的PBS溶液中，且计数磁分离的细胞的数目。
图11示出评估U87MG细胞的磁分离的效率的结果。
参考图11，可定量地确认磁-光复合纳米结构适用于细胞收集中。
具体来说，图11的a是示出使用磁-光复合纳米结构进行的细胞分离的效率的评估。图11的b示出细胞分离效率。
基于图11中所示出的结果，可确认复合纳米结构可适合用作用于癌细胞的磁分离的探针。
实验实例5.使用磁-光复合纳米结构的免疫检测
为了用羧基(SH-PEG-COOH(分子量(毫瓦)：5,000))来官能化复合纳米结构S3的表面，将H2O用作溶剂，且将SDS用作稳定剂。
均匀地混合1毫升的复合纳米结构溶液(0.01％SDS)(其为第七溶液)和0.2毫升的5毫克/毫升SH-PEG-COOH，振荡16小时，且用H2O洗涤并接着分散于1毫升的H2O(0.2毫克/毫升)中。
随后，用能够检测甲型流感的抗体(其用于检测甲型流感免疫)来官能化所得物。具体来说，用1毫升的MES缓冲剂(50毫摩尔每升)来溶剂取代1毫升的羧基官能化的复合纳米结构溶液。添加0.1毫升的EDC溶液(20毫摩尔每升)和0.1毫升的NHS溶液(20毫摩尔每升)，振荡至少10分钟，且用H2O洗涤并接着分散于0.2毫升的H2O中。随后，添加0.1毫升的包含能够检测特异性抗原的抗体的PBS类溶液(0.5毫克/毫升)且接着搅拌至少16小时，且将所得物用PBS洗涤并接着分散于0.5毫升的PBS溶液(0.4毫克/毫升)中。
通过用能够捕获特异性抗原的抗体官能化Au底物来制备用于抗体-抗原夹心结合的底物。具体来说，将4毫米×4毫米Au底物输入0.1毫升的3-巯基丙酸水溶液(10毫摩尔每升)和H2O中且振荡至少12小时。随后，在用1毫升的MES缓冲剂(50毫摩尔每升)溶剂取代之后，添加0.1毫升的EDC溶液(20毫摩尔每升)和0.1毫升的NHS溶液(20毫摩尔每升)，振荡至少20分钟，且用PBS洗涤。添加1毫升的PBS溶液和0.1毫升的包含能够捕获甲型流感的抗体的溶液(0.05毫克/毫升)，且在室温下振荡至少12小时。随后，将所得物储存在1毫升的1％牛血清白蛋白的PBS溶液中。
在通过与用甲型流感检测抗体来官能化的复合纳米结构一起振荡特异性抗原来磁分离所述特异性抗原之后，使所得物与用能够捕获特异性抗原的抗体来官能化的Au底物反应，且接着用包含吐温(Tween)20的PBS溶液洗涤。在干燥之后，使用100x物镜来观察所得物，且通过使用具有785纳米波长的激光来测量不同抗原浓度下每25平方微米面积的SERS信号强度。这里，获取时间是每1平方微米面积一秒。
图12的a示出示出在不同甲型流感抗原浓度下使用其表面用能够检测甲型流感病毒的抗体官能化的复合纳米结构和用能够捕获甲型流感病毒的抗体官能化的Au底物的情况的扫描电子显微照片。图12的b示出根据甲型流感抗原浓度的每25平方微米面积的SERS信号强度。
参考图12，可见甲型流感抗原的浓度越高，结合到Au底物的检测抗体官能化的复合纳米结构越多。此外，可见抗原的浓度越高，从Au底物的给定面积获得的SERS信号的强度越大。
基于以上结果，可确认本发明的复合纳米结构可适用于诊断市场的各种领域中，例如疾病的诊断、生物芯片以及类似物。
本发明提供一种通过将贵金属纳米颗粒晶种化学键合到磁纳米颗粒的表面和生长贵金属纳米颗粒晶种来制造各种结构的多功能纳米颗粒的方法。
在本发明中，有可能通过调整金离子前体和银离子前体的含量比来制造各种类型的磁-光复合纳米结构。
由于用拉曼分子和生物相容性有机分子来官能化，所以本发明的磁-光复合纳米结构可特定地捕获、检测或分离生物分子或生物材料且实现细胞成像。
因此，本发明的复合纳米结构可用于各种生物医学领域中，例如疾病的诊断、细胞分离以及成像。

Claims (13)

1.一种制造磁-光复合纳米结构的方法，包括：
通过在磁纳米颗粒上形成陶瓷壳来制备第一核-壳纳米颗粒；
通过将金纳米颗粒附着到所述第一核-壳纳米颗粒来制备金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒；
初次生长所述金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒的所述金纳米颗粒；
通过用拉曼分子官能化初次生长的所述金纳米颗粒来制备拉曼分子官能化的核-壳纳米颗粒，所述拉曼分子为1,4-苯二硫醇；以及
通过在所述拉曼分子官能化的核-壳纳米颗粒的拉曼分子官能化的所述金纳米颗粒中的每一个上形成金-银合金壳来制备第二核-壳纳米颗粒，
其中制备所述第二核-壳纳米颗粒是通过使用金离子前体溶液与银离子前体溶液的混合溶液来进行，所述金离子前体溶液中的所述金离子的浓度和所述银离子前体溶液中的所述银离子的浓度在0.01 mM到1 M的范围内，所述金离子前体溶液中的所述金离子的所述浓度与所述银离子前体溶液中的所述银离子的所述浓度相同，且所述金离子前体溶液与所述银离子前体溶液的重量比是2:1到1:2，
其中，当使用其中所述金离子的量相对于所述金离子和所述银离子的量的总和为50摩尔%或大于50摩尔%的所述金离子前体溶液与所述银离子前体溶液的所述混合溶液时，所述壳呈现外延生长图案，以及
其中，当使用其中所述银离子的量相对于所述金离子和所述银离子的量的总和为大于50摩尔%的所述金离子前体溶液与所述银离子前体溶液的所述混合溶液时，所述壳生长为结晶岛。
2.根据权利要求1所述的制造磁-光复合纳米结构的方法，其中所述磁纳米颗粒是金属氧化物纳米颗粒，且所述金属氧化物是选自由以下组成的族群的一种或多种：氧化亚铁、氧化铁、四氧化三铁、四氧二铁酸钴、铁酸镍、铁酸锰、二氧化钛、二氧化锆、二氧化铈、氧化铝以及氧化镁。
3.根据权利要求1所述的制造磁-光复合纳米结构的方法，其中所述磁纳米颗粒具有10纳米到500纳米的平均粒径。
4.根据权利要求1所述的制造磁-光复合纳米结构的方法，其中所述陶瓷包含选自由以下组成的族群的一种或多种：二氧化硅、二氧化钛、二氧化锆、氧化铝以及沸石。
5. 根据权利要求1所述的制造磁-光复合纳米结构的方法，其中制备所述金纳米颗粒附着的核-壳纳米颗粒包含：
将官能团引入到所述第一核-壳纳米颗粒的所述陶瓷壳的表面上；以及
允许金纳米颗粒晶种键合到所述官能团。
6.根据权利要求5所述的制造磁-光复合纳米结构的方法，其中所述官能团包含选自由以下组成的族群的一种或多种：胺基、硫醇基、羧基、羟基以及多巴胺。
7.根据权利要求1所述的制造磁-光复合纳米结构的方法，其中，在所述初次生长的所述金纳米颗粒中，生长的所述金纳米颗粒具有5纳米到50纳米的平均粒径。
8.根据权利要求1所述的制造磁-光复合纳米结构的方法，其中外延地生长的所述第二核-壳纳米颗粒的大小在5纳米到100纳米的范围内。
9.根据权利要求1所述的制造磁-光复合纳米结构的方法，其中呈现银岛的生长的所述第二核-壳纳米颗粒的大小在5纳米到500纳米的范围内。
10. 一种磁-光复合纳米结构，通过如权利要求1所述的制造磁-光复合纳米结构的方法制备，所述磁-光复合纳米结构包括：
第一核-壳纳米颗粒，包含磁纳米颗粒核和陶瓷壳；以及
第二核-壳纳米颗粒，所述第二核-壳纳米颗粒中的每一个具有金纳米颗粒核和金-银合金壳，
其中所述第二核-壳纳米颗粒键合到形成于所述第一核-壳纳米颗粒的所述陶瓷壳的表面上的官能团，且用拉曼分子来官能化所述金纳米颗粒核。
11.根据权利要求10所述的磁-光复合纳米结构，其中所述第二核-壳纳米颗粒的一部分位于所述第一核-壳纳米颗粒的表面下方。
12.一种分析物检测试剂盒、一种分子诊断芯片或一种诊断成像组合物，包括如权利要求10所述的磁-光复合纳米结构。
13.一种检测、分离或成像分析物的方法，包括：
用能够与待检测的分析物结合的生物分子来官能化如权利要求10所述的磁-光复合纳米结构的表面；
将官能化的所述磁-光复合纳米结构暴露于含有一种或多种分析物的样品；以及
使用拉曼光谱法来鉴定与所述磁-光复合纳米结构结合的分析物。
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