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以DNA为模板的纳米粒子的自组装以及表面增强拉曼的研究
DNA是一类特殊的生物大分子，拥有高度的结构可控性和信息可读性，因此在材料科学中备受关注。自组装是利用DNA分子间作用力和基于它们自身的结构指导所实现的一种方法。DNA纳米粒子是由DNA自组装而成的空心微粒子，它们在设计DNA纵向、横向、三维等各个方向的序列结构后，可以自我组合形成特定的拓扑形态的纳米结构。DNA纳米粒子的特殊形态使其在纳米技术领域中有着广泛的应用前景。
DNA纳米粒子的制备方法有许多种，常见的包括：直接拼接法、重组方法、自复制方法等。其中，自组装方法的优点是制备简单，成本低，而且DNA自身的“融合性”可以实现二次自组装的功能。DNA纳米粒子的直径通常在10-100纳米之间，可以根据需求制备不同大小、形态的DNA纳米结构。自组装过程中，DNA的碱基间相互作用力导致DNA的配对使得单链DNA集聚形成双链DNA分子，而DNA的序列化控制又保证双链DNA聚合体的结构精度，从而进一步实现DNA纳米粒子的自组装。
表面增强拉曼光谱技术（SERS）是利用金属纳米粒子表面的等离激元增强电磁场，从而使吸附于表面的分子的拉曼信号强度增强几个量级的光谱技术。SERS作为一种强化光谱技术被广泛应用于生物医学、环境监测、食品安全等领域，因为它具有高灵敏度、高特异性和非破坏性的特点。
DNA纳米粒子的自组装过程中，易形成单分子和多分子的层状结构，这种同一层状结构的DNA纳米粒子之间形成的间隙可以利用SERS技术作为吸附共振增强点，增强分子的拉曼信号。此外，在制备DNA纳米粒子的过程中，可以添入不同的修饰基团，增加金属纳米粒子吸附DNA纳米粒子的亲和力，进一步增强SERS信号的强度。
在实验条件优化的基础上，进行了以DNA为模板的纳米粒子的自组装和表面增强拉曼光谱的研究。首先，通过自组装过程，制备出直径约为50nm的DNA纳米粒子，并与银纳米粒子共同组成增强点。通过扫描电子显微镜（SEM）观察，结果显示样品表面银纳米粒子的分布均匀性良好，且单个纳米粒子形态清晰。然后，利用另一组DNA纳米粒子制备出的二级结构重合样品作为对照组。在2-mercaptoethylamine（MEA）的存在下，观测到ERA荧光分子的SERS信号相对于非增强条件下的强度增强了几个数量级。同时，对比对照组，强调了金属纳米粒子的共振增强能力。实验进一步表明，这种方法可以扩大SERS技术的应用场景，提高检测的灵敏度和速度，有望在生物医学和环境监测等领域中找到更多的应用。
总之，DNA作为一种可作为模板的材料，可以通过自组装技术制备出纳米结构。DNA纳米粒子可以作为增强点在SERS技术中应用，增强SERS信号，提高检测灵敏度和速度，具有广泛应用前景。同时，DNA纳米粒子的制备技术和自组装机理的研究，也将有助于扩大DNA纳米材料的应用领域。