| 摘要 | 第11-13页 |
| Abstract | 第13-15页 |
| Chapter 1. Introduction | 第16-50页 |
| 1.1 Single cell analysis | 第16-17页 |
| 1.2 Cutting edge techniques for single cell analysis | 第17-21页 |
| 1.2.1 Flourescence spectroscopy | 第17-19页 |
| 1.2.2 Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) | 第19-21页 |
| 1.3 Plasmonic substrates | 第21-23页 |
| 1.3.1 Various geometrical platforms for SERS | 第21-22页 |
| 1.3.2 Metal nanoparticles assemblies for SERS | 第22-23页 |
| 1.4 Application of Raman spectoscopy in single sell ananlysis | 第23-26页 |
| 1.4.1 Stem cells characterization | 第23-24页 |
| 1.4.2 Pharmaceutical applications | 第24-25页 |
| 1.4.3 Diagnostic applications | 第25-26页 |
| 1.5 Overview of SERS nanoprobes for single cell analysis | 第26-27页 |
| 1.6 Types of nanoprobes for intracellular SERS | 第27-33页 |
| 1.6.1 SERS colloidal nanoparticle | 第27-30页 |
| 1.6.1.1 Silver nanoparticles | 第27-28页 |
| 1.6.1.2 Gold nanoparticles | 第28页 |
| 1.6.1.3 Core-shell nanoparticles | 第28-29页 |
| 1.6.1.4 Limitations of nanoparticles | 第29页 |
| 1.6.1.5 Overcoming the limitations | 第29-30页 |
| 1.6.2 Fixed confugration SERS nanoprobes | 第30-33页 |
| 1.6.2.1 Fiber-optics-based SERS nanoprobes | 第30页 |
| 1.6.2.2 Cantilever-based SERS nanoprobes | 第30-31页 |
| 1.6.2.3 Tip-enhanced Raman spectroscopy | 第31页 |
| 1.6.2.4 Carbon nanotube-based SERS nanoprobes | 第31-32页 |
| 1.6.2.5 Nanopipette-based SERS prbes | 第32-33页 |
| 1.7 Mechanics of cell penetration | 第33-34页 |
| 1.8 Cell viability of nanoprobe detection | 第34-35页 |
| 1.9 Interpretation of intracellular SERS spectra | 第35-38页 |
| 1.9.1 Labeled-SERS approch | 第35-36页 |
| 1.9.2 Label-free SERS approch | 第36-38页 |
| 1.10 Objectives of current work | 第38-40页 |
| References | 第40-50页 |
| Chapter 2. Organic Cyanide Decorated SERS Active Glass Nanopipette for Fe~(3+) and Hemeproteins Detection in Single Cells | 第50-82页 |
| 2.1 Introduction | 第51-54页 |
| 2.2 Experimental section | 第54-61页 |
| 2.2.1 Reagents and Materials | 第54页 |
| 2.2.2 Instrumentation | 第54-55页 |
| 2.2.3 Fabrication of nanoprobe | 第55-56页 |
| 2.2.3.1 Fabrication of glass nanaopipette | 第55页 |
| 2.2.3.2 Fabrication of SERS active nanoprobe | 第55-56页 |
| 2.2.3.3 MBN funtionalization on SERS nanoprobe | 第56页 |
| 2.2.4 Optimization of SERS nanoprobe | 第56页 |
| 2.2.5 In-vitro detection by SERS nanoprobe | 第56-57页 |
| 2.2.6 Optimization of detection time for SERS nanoprobe | 第57页 |
| 2.2.7 Measurement of binding constant | 第57-58页 |
| 2.2.8 Selectivity of SERS nanoprobe | 第58-59页 |
| 2.2.9 Reusability of SERS nanoprobe | 第59页 |
| 2.2.10 Reproducability of SERS nanoprobe | 第59-60页 |
| 2.2.11 Stability of SERS nanoprobe | 第60页 |
| 2.2.12 Intracellular iron (Fe~(3+))detection in HeLa cells | 第60-61页 |
| 2.3 Results and Discussion | 第61-78页 |
| 2.3.1 Characterization of SERS nanoprobe | 第61-64页 |
| 2.3.2 Calculation of SERS enhancement factor | 第64-66页 |
| 2.3.3 Mechanism of dual peak behavior of MBN | 第66-67页 |
| 2.3.4 Detection of target molecules (Fe~(3+)/oxy-Hb) | 第67-69页 |
| 2.3.5 Validation of nanoprobe for iron sensing | 第69-71页 |
| 2.3.6 Selectivity of SERS nanoprobe | 第71-74页 |
| 2.3.7 Reversibility of SERS nanoprobe | 第74-75页 |
| 2.3.8 Reproducibility of SERS nanoprobe | 第75页 |
| 2.3.9 Stability of SERS nanoprobe | 第75-76页 |
| 2.3.10 Detection of intracellular iron(Fe~(3+)) | 第76-78页 |
| 2.4 Conclusion | 第78页 |
| References | 第78-82页 |
| Chapter 3. A Glass Nanopipette-based SERS Aptasensor for Subcellular Localization of Cancer Biomarker in Single Cells | 第82-115页 |
| 3.1 Introduction | 第83-86页 |
| 3.2 Experimental Section | 第86-93页 |
| 3.2.1 Reagents and Materials | 第86-87页 |
| 3.2.2 Instrumentation | 第87-88页 |
| 3.2.3 Preperation of Raman nanotags | 第88页 |
| 3.2.3.2 Immbilization of cDNA and MBN on AgNPs | 第88页 |
| 3.2.4 Fabrication of SERS nanoprobe | 第88-89页 |
| 3.2.4.1 Fabrication of glass nanopipette | 第88-89页 |
| 3.2.4.2 Preperation of Au-coated nanoprobe | 第89页 |
| 3.2.4.3 Immobilization of aptamers on Au nanoprobe | 第89页 |
| 3.2.5 Optimization of conditions | 第89-90页 |
| 3.2.5.1 Optimization of Raman nanotags | 第89-90页 |
| 3.2.5.2 Optimization of SERS nanoprobes | 第90页 |
| 3.2.6 In -vitro Nucleolin (NCL) detection assay | 第90-91页 |
| 3.2.6.1 Hybridization of Raman nanotags on SERS nanoprobe | 第90页 |
| 3.2.6.2 Hybridized SERS nanoprobes for NCL detection | 第90-91页 |
| 3.2.7 Binding constant measurement | 第91页 |
| 3.2.8 Selectivity test | 第91页 |
| 3.2.9 Reproducability of SERS nanoprobes | 第91-92页 |
| 3.2.10 Cellular analysis | 第92-93页 |
| 3.2.10.1 Cell culture | 第92页 |
| 3.2.10.2 SERS nanoprobe for single cell analysis | 第92页 |
| 3.2.10.3 Preperation of cytoplasmic and nuclear extracts | 第92-93页 |
| 3.3 Results and Discussion | 第93-109页 |
| 3.3.1 Characterization of SERS nanoprobe and Raman nanotags | 第93-97页 |
| 3.3.2 Optimization of conditions | 第97-99页 |
| 3.3.3 Signal distribuition via SERS mapping | 第99-100页 |
| 3.3.4 NCL detection | 第100-102页 |
| 3.3.5 In-vitro binding affinity of SERS nanoprobe | 第102-103页 |
| 3.3.6 Selectivity SERS nanoprobe | 第103-104页 |
| 3.3.7 Reproducability | 第104-105页 |
| 3.3.8 Subcellular localization of NCL in single cells | 第105-106页 |
| 3.3.9 Spatial distribuition of NCL in single cells | 第106-109页 |
| 3.4 Conclusion | 第109-110页 |
| References | 第110-115页 |
| Chapter 4. Real-time SERS imaging of Dynamic Pathway of Iron Recycling in Single Macrophage by Organic Cyanide decorated Nanotags | 第115-130页 |
| 4.1 Introduction | 第116-118页 |
| 4.2 Experimental Section | 第118-123页 |
| 4.2.1 Reagents and Instruments | 第118-120页 |
| 4.2.2 Fabrication of SERS nanotags | 第120-121页 |
| 4.2.2.1 Synthesis of silver nanoparticles | 第120页 |
| 4.2.2.2 Immbilization of MBN and SH-PEG on AgNPs | 第120页 |
| 4.2.2.3 Optimization of MBN immbilization | 第120-121页 |
| 4.2.3 In-vitro SERS response of nanotags | 第121页 |
| 4.2.4 Red Blood Cells labeling and imaging | 第121-122页 |
| 4.2.5 Erythrophagocytosis assay | 第122-123页 |
| 4.3 Results and Discussion | 第123-127页 |
| 4.3.1 Characterization of SERS nanotags | 第123-124页 |
| 4.3.2 SERS response of fabricated nanotags | 第124-125页 |
| 4.3.3 Red Blood Cells imaging | 第125-126页 |
| 4.3.4 Phagocytosis assay of RBCs by macrophage | 第126-127页 |
| 4.4 Conclusion and Future perspectives | 第127-128页 |
| References | 第128-130页 |
| Conclusion and Outlook | 第130-132页 |
| 攻读博士位期间发表的学术论文 | 第132-133页 |
| Acknowledgements | 第133-135页 |
