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高性能量子点编码磁性微球的制备

高等学校化学学报 2017年第4期38卷 509-516页

作者：鲁思张鼎晟子刘冰徐宏古宏晨上海交通大学生物医学工程学院上海200030

基于改进的层层组装法,以氯仿/正丁醇混合溶液作为反应溶剂,将油溶性CdSSe/ZnS量子点装载到表面氨基修饰的磁性聚苯乙烯微球(MS)表面,通过调节量子点浓度,制备出高性能CdSSe/ZnS量子点编码磁性微球(CdSSe/ZnS-MBs).研究了氯仿和氯仿/正... 详细信息

基于改进的层层组装法,以氯仿/正丁醇混合溶液作为反应溶剂,将油溶性CdSSe/ZnS量子点装载到表面氨基修饰的磁性聚苯乙烯微球(MS)表面,通过调节量子点浓度,制备出高性能CdSSe/ZnS量子点编码磁性微球(CdSSe/ZnS-MBs).研究了氯仿和氯仿/正丁醇混合溶液对CdSSe/ZnS-MBs制备效果的影响.结果表明,氯仿/正丁醇混合溶液不仅能避免氯仿等量子点良溶剂对聚合物微球的形貌破坏,同时能促进CdSSe/ZnS量子点高效地装载到磁性微球表面.所制备的CdSSe/ZnS-MBs在水相具有较好的分散性,荧光强度变异系数(CV)小,形貌均一.该方法为简单、精确可控地制备高编码容量的量子点编码微球提供了新思路.

关键词：量子点荧光编码微球层层组装硒硫化镉硫化锌磁性聚苯乙烯

基于多重荧光编码技术对TORCH感染的高通量检测

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包装学报 2023年第1期15卷 36-45页

作者：崔婷钱纯亘吴力强黄天逊汤建新湖南工业大学生命科学与化学学院湖南株洲412007 深圳市亚辉龙生物科技股份有限公司平台预研部广东深圳518100

TORCH感染的早期快速诊断在疾病管理中至关重要,有助于提高诊疗效果,降低医疗风险。利用多重荧光编码技术,建立了一种可同时检测弓形虫、风疹病毒、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒特异性抗体IgG的免疫分析法。通过对偶联缓冲液pH值及Goat ant... 详细信息

TORCH感染的早期快速诊断在疾病管理中至关重要,有助于提高诊疗效果,降低医疗风险。利用多重荧光编码技术,建立了一种可同时检测弓形虫、风疹病毒、巨细胞病毒、单纯疱疹病毒特异性抗体IgG的免疫分析法。通过对偶联缓冲液pH值及Goat anti-Human IgG-PE浓度的优化得到最佳检测条件,并对该实验方法的精密度、特异性、剂量-反应曲线及检出限进行性能验证。结果表明,各项目的相对标准偏差(RSD)均小于10%,与多种常见的病原体抗体均无交叉反应,在40 min内能同时完成5个项目的批量检测,且与CLIA方法测试的结果具有良好的相关性。此方法可缩短检验周期、节约检测成本,为临床上快速、灵敏、高通量的TORCH感染筛查提供一种新的途径。

关键词：多重荧光编码技术编码微球 TORCH感染高通量检测

高通量悬浮芯片检测仪器光学系统的设计与实现

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中国医疗器械杂志 2022年第6期46卷 629-633,680页

作者：娄海芳章鸿涛喻梓瑄王巨锋刘伟浙江中医药大学附属第一医院(浙江省中医院) 杭州市310006 中翰盛泰生物技术股份有限公司杭州市311188

基于流式荧光技术,针对高通量悬浮芯片的编码微球解码分析技术,研究了一款流式点阵仪的光学系统。该仪器采用创新性光学系统设计,在激光光斑整形光路中,采用二次整形透镜复用设计,保证了不同波长激发出的荧光信号形态、宽度完全一致。... 详细信息

基于流式荧光技术,针对高通量悬浮芯片的编码微球解码分析技术,研究了一款流式点阵仪的光学系统。该仪器采用创新性光学系统设计,在激光光斑整形光路中,采用二次整形透镜复用设计,保证了不同波长激发出的荧光信号形态、宽度完全一致。整个光学系统的功能区块采用一体化设计,各模块安装可以一次性完成,使得安装或更换更为便利;光学模块整体集成度高、结构精简,通过光路精确计算和机械加工来确保安装位置的准确性。

关键词：高通量悬浮芯片光学系统编码微球

基于疏水共轭聚合物-染料组合的荧光微球阵列的制备与应用研究

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基于疏水共轭聚合物-染料组合的荧光微球阵列的制备与应用研究

作者：刘江心苏州大学

学位级别：硕士

基于编码微球的悬浮阵列技术(SAT)适用于在小体积的单个样品内高通量同时检测多种分析物。该技术已经被广泛应用于免疫学研究和基因检测等领域,并且在临床诊断领域作为通用分析平台显现出巨大潜力。编码微球作为悬浮阵列技术的核心材料... 详细信息

基于编码微球的悬浮阵列技术(SAT)适用于在小体积的单个样品内高通量同时检测多种分析物。该技术已经被广泛应用于免疫学研究和基因检测等领域,并且在临床诊断领域作为通用分析平台显现出巨大潜力。编码微球作为悬浮阵列技术的核心材料,通常需要对微米级的聚合物、二氧化硅或磁性颗粒进行光谱或光学编码,并赋予其生物分子反应位点。而编码微球种类、数量、性能与价格影响着该技术的发展进程。因此,研究与开发更多制备简便、成本低廉和性能良好的荧光编码微球具有重要的现实意义。从实际应用角度出发,本论文提出一种基于疏水共轭聚合物和染料组合的荧光编码微球阵列的制备方法,并通过流式细胞仪研究了该阵列的解码,以及探究了基于该编码微球的生物分子检测。具体的研究内容如下:选用共轭聚合物聚(亚苯基亚乙炔基)(PPE)和有机染料尼罗红(NR)作为两种荧光团,以直径为5 μm的表面氨基修饰的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球(APGMA)作为基质微球,通过将微球浸入不同荧光团的浸渍溶液中,通过吸附作用将荧光团依次加载到基质球上,得到二元荧光微球APGMA-PPE-NR。经过制备条件优化,实现了通过简单地改变浸渍溶液中荧光团母液的体积来控制所得微球的荧光性能,并制备了八组双发射波长、不同发射强度的二元荧光编码微球。从激光共聚焦扫描显微镜照片发现这些微球在微观上呈现出两种色彩组合和多种亮度,并且PPE倾向于集中在微球表面、NR均匀分布在微球内,这种分布能有效避免两种荧光物质之间的光物理通讯(如荧光共振能量转移等),因此能够避免解码的复杂化。宏观状态下,在自然光和紫外光下观察到微球悬浮液的颜色与荧光发射光谱所得的信息一致。这些微球在抗洗涤、热和光照方面都表现出良好的稳定性。基于以上制备条件的优化结果并根据波长一强度组合的编码策略,通过改变浸渍溶液中两种荧光团的浓度,制备出包含64组编码的二元荧光微球阵列。通过流式细胞仪验证了这些微球的两组荧光信号均能够被单独解码,并且实现了一些混合编码微球样品中不同样品的分辨识别,表明这种差异化的编码很可能在实际应用中被识别。最后,采用对山羊IgG抗原检测的夹心免疫测定模型,所用编码微球无需进行额外的表面官能化修饰,实现了在微球上夹心免疫结构的固定,证明了所得的编码微球用于悬浮阵列的可行性。

关键词：共轭聚合物尼罗红悬浮阵列编码微球流式细胞术

基于量子点的液相芯片检测关键技术研究及其系统研制

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基于量子点的液相芯片检测关键技术研究及其系统研制

作者：邓丽深圳大学

学位级别：硕士

液相芯片是一种新型生物分析平台,整合了免疫分析、流体力学、激光与检测、电路等多项技术。它以微球为反应载体,在类生物内部环境的液相体系中检测蛋白质等大分子,只需少量样本即可多指标联合检测,检测速度快,减轻了患者痛苦,具有重要... 详细信息

液相芯片是一种新型生物分析平台,整合了免疫分析、流体力学、激光与检测、电路等多项技术。它以微球为反应载体,在类生物内部环境的液相体系中检测蛋白质等大分子,只需少量样本即可多指标联合检测,检测速度快,减轻了患者痛苦,具有重要临床意义。目前液相芯片检测仪被国外公司垄断,其原理是采用有机染料对聚合物微球编码,在荧光编码微球上偶联特定检测物探针,与待测物在液相体系中反应,孵育后再加入荧光标记的报告分子,通过红、绿两束激光激发,分别识别编码微球和报告分子的荧光,从而对检测物定性或定量分析。这样的设计存在以下两个缺陷:第一,用有机染料编码的微球因染料激发光谱窄、发射光谱宽、易光漂白的特性造成光谱易重叠,导致仪器的准确度有限;第二,使用两束激光的设计造成仪器光学系统复杂、体积大、整机成本高。针对国内尚无产品化的液相芯片检测仪以及国外的产品使用有机染料和两束激光设计的缺陷,本文提出了一种基于量子点编码微球的液相芯片检测系统。该系统创新性地使用量子点代替有机染料对微球编码,利用量子点激发光谱宽、发射光谱窄、荧光效率高的特性弥补了荧光光谱重叠的缺点,提高了仪器的准确度。此外,本文所提出的检测系统利用量子点独特的光学特性设计了采用单束激光激发的光学系统,简化了现有仪器使用两束激光检测的结构,降低了仪器成本。本文的研究主要是分析液相芯片检测关键技术并设计液相芯片检测系统,具体内容如下:第一,机械结构设计。本文兼顾了液路的稳定性、光学的密闭性、硬件电路板与液路隔离摆放的需求,设计了小型、经济的机械结构;第二,系统液路设计。本文设计了以三维鞘液动力学聚焦原理为基础,以注射器驱动样本和鞘液,电磁阀控制液路开关的液路结构;第三,系统光路设计。本文结合激光器与量子点的发射光波长,设计了以流动室为中心、激光器和透镜激发、二向色镜、滤光片、透镜和光电倍增管检测的光路结构;第四,系统硬件设计。硬件设计主要包括了激光器驱动模块、荧光探测器检测模块、放大电路模块、A/D转换模块、高速数据传输模块、FPGA主控模块及运动控制模块等;第五,系统软件设计。软件程序设计包括了底层驱动与界面设计,实现了执行机构的控制、数据实时显示等功能。实验证明,本研究能够很好地解码不同浓度编码的量子点微球。

关键词：液相芯片量子点编码微球液流聚焦

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超高容量主客体编码微球的制备及应用

超高容量主客体编码微球的制备及应用

作者：鲁思上海交通大学

学位级别：硕士

以编码微球为载体的悬浮芯片是目前最具发展前景的高通量多指标检测技术之一。作为捕获和鉴别靶分子的载体,编码微球在悬浮芯片中起着核心作用,实现高容量编码微球精确可控的制备是悬浮芯片的关键问题。本文提出三维光学编码策略,在课... 详细信息

以编码微球为载体的悬浮芯片是目前最具发展前景的高通量多指标检测技术之一。作为捕获和鉴别靶分子的载体,编码微球在悬浮芯片中起着核心作用,实现高容量编码微球精确可控的制备是悬浮芯片的关键问题。本文提出三维光学编码策略,在课题组提出的主客体结构编码策略的基础上,将微球尺寸、主体部分荧光强度、客体部分荧光强度这三个独立的编码元素相结合,建立了具有高编码容量的三维光学编码库。首先,以直径为2.9μm和6.2μm的磁性微球作为核心基质,引入尺寸编码信息。然后,基于改进的层层组装法,在磁性微球表面组装量子点,通过调节量子点浓度和组装层数,制备了8重小尺寸和10重大尺寸的量子点编码主体(QHP)。通过氧化硅和聚电解质的复合包覆,显著提高QHP的荧光稳定性,微球在不同盐溶液和PH5-11的PBS溶液中荧光强度基本不变,室温储存105天的过程中仍具有优异的编码性能。接着,基于主客体结构,将三种不同荧光强度的FITC掺杂客体纳米球按照不同的混合比例共价连接到QHP表面,分别实现了5重小尺寸和6重大尺寸的客体荧光编码。最后,将尺寸编码、主体编码和客体编码相结合,建立了基于流式解码系统的编码容量为100的三维光学编码库。此外,将编码微球用于五指标蛋白检测,结果显示,五种蛋白可被准确鉴别;在一定范围内,微球上信号分子的荧光强度和五种蛋白的浓度呈良好的线性关系,表明编码微球在多指标生物检测上具有巨大应用潜力。

关键词：三维荧光编码微球多指标检测

基于磁性纳米粒子与量子点荧光放大的胃癌基因检测新方法

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基于磁性纳米粒子与量子点荧光放大的胃癌基因检测新方法

作者：刘富华湖南工业大学

学位级别：硕士

研究已经证明，基因突变是肿瘤发生与发展的生物学基础。胃癌在中国为高发肿瘤,建立胃癌相关基因的检测新方法，对胃癌的早期诊断具有重要的意义。随着纳米技术的发展，为基因检测带来了重要的发展契机。本课题将纳米技术与基因检测技... 详细信息

研究已经证明，基因突变是肿瘤发生与发展的生物学基础。胃癌在中国为高发肿瘤,建立胃癌相关基因的检测新方法，对胃癌的早期诊断具有重要的意义。随着纳米技术的发展，为基因检测带来了重要的发展契机。本课题将纳米技术与基因检测技术相结合，以量子点为荧光标记材料，通过量子点编码微球、磁性纳米粒子的分离功能和bar-code基因检测放大技术，在液相反应环境下，实现快速、高灵敏地获取胃癌相关基因的生物学信息。主要研究内容如下： 1）Fe3O4磁性纳米粒子的制备及磁性结果分析：采用不同的制备方法，成功地合成了的10nm、15nm、20nm、30nm和50nm共5种Fe3O4磁性纳米粒子，并对其进行X射线衍射谱图、透射电镜（TEM）以及磁性分析(VSM)表征，结果显示，当粒径小于30nm时，磁性Fe3O4纳米粒子具有超顺磁性。粒径增加到50nm时，磁性粒子失去超顺磁性。50nm Fe3O4磁性粒子的饱和磁化强度为75.92emu/g，远大于30nm以下的Fe3O4粒子。 2）量子点的合成与表征：通过水热法制备了水溶性的CdTe量子点，根据反应回流时间的不同，得到一系列具有不同荧光光谱的CdTe量子点。并对得到的对制备的量子点进行了荧光、TEM等表征，结果表明随着回流时间的增加，量子点荧光光谱红移，荧光颜色由绿色逐渐变为红色。量子点为球状，分散性良好，荧光强度大。 3）量子点编码微球的制备与表征：采用氨基-羧基偶联反法制备量子点编码微球。在偶联剂EDC/NHS的作用下，氨基聚苯乙烯微球表面的氨基与CdTe量子点表面的羧基(-COOH)发生偶联反应。实验中将两种或三种不同粒径不同荧光颜色的CdTe量子点按不同配比混合，分别偶联在聚苯乙烯微球表面。透射电镜、荧光光谱仪分析表明，量子点成功偶联在微球表面，而且根据所偶联量子点的不同配比，得到多种不同荧光特征的编码微球，这为液相芯片中生物分子与编码微球的结合或量子点的标记提供了通用的解决平台。 4）基于磁性纳米粒子与量子点编码微球的DNA检测：利用bar-code放大技术，在编码微球表面同时标记两种序列不同的巯基DNA探针，优化其配比，然后与胃癌相关靶基因以及Fe3O4磁性纳米粒子表面修饰DNA探针进行杂交，形成“三明治”杂交结构，经过磁分离、解链后，对得到的编码微球进行荧光检测。荧光检测结果表明，用一个光源激发，可同时出现编码荧光峰和检测信号荧光峰，对胃癌相关靶DNA的检测浓度为50nM，而且可有效识别完全正配、单碱基错配和完全错配的靶DNA。

关键词：磁性纳米粒子量子点编码微球胃癌 DNA检测

聚亚芳香基乙炔撑类高分子的设计、合成及应用

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聚亚芳香基乙炔撑类高分子的设计、合成及应用

作者：许海波苏州大学

学位级别：硕士

共轭高分子主要是指一类具有大的共轭离域π键的聚合物，其主要特征是电子和能量能够在整个高分子主链上迁移。对于荧光共轭高分子而言，外界的微小干扰有可能影响到整条链的荧光性能。因此，与小分子相比较，荧光共轭高分子用于传感材... 详细信息

共轭高分子主要是指一类具有大的共轭离域π键的聚合物，其主要特征是电子和能量能够在整个高分子主链上迁移。对于荧光共轭高分子而言，外界的微小干扰有可能影响到整条链的荧光性能。因此，与小分子相比较，荧光共轭高分子用于传感材料有可能实现信号放大效应而导致检测灵敏度大大提高。而且共轭高分子聚集体有可能实现电子和能量在三维空间迁移，从而获得更佳的传感和检测效果。此外，共轭高分子作为材料相对于小分子有很多优点：如材料的强度、稳定性、结构可调性等，因此越来越受到人们的关注。我们结合已有文献及本课题组的研究背景，合成了一系列单体，并且将不同的单体进行排列组合，利用Sonogashira偶联反应共合成了7种不同的荧光共轭高分子。本论文主要着力于这些荧光共轭高分子的合成以及研究它们的光物理性能，以及基于这些高分子的检测阵列对金属离子的响应模式构建和共轭高分子荧光微球的开发。第一阶段，我们以共轭高分子作为传感检测分子为目标，通过分子设计，组合不同的分子主链结构和传感接受基团获得对不同被分析物有不同作用和响应的一系列聚合物。对这些聚合物进行了核磁、GPC数据和元素分析等结构分析及光物理表征。这些共轭高分子被组成一个传感阵列，并选择七种金属离子为代表性的被分析物，我们对这些聚合物的四氢呋喃溶液进行了离子溶液滴定实验。由于金属离子与聚合物间不同的相互作用程度，这些聚合物在离子滴定中表现出不同的荧光响应。收集不同聚合物对每一个离子的不同荧光响应，构建这个传感阵列对每一个离子的响应模式。我们发现不同离子具有不同的特征响应模式。每种离子的模式随着浓度的变化并没有明显的变化。有些离子的模式有些类似，但有些完全不同。我们通过对比离子所处的周期、家族、所负载的电荷、具有的外层电子构型等方面对响应模式的类似或区别进行了合理的解释。我们期望在经过直接比对或者数学分析后，这样的模式可以直接像“指纹”一样轻易地将其识别出来。总之，通过组合不同的单体合成一系列共轭高分子，赋予了所得到的共轭高分子与离子间作用的多样性，使得在离子滴定过程中表现出不同的荧光响应。将这些高分子作为一个传感阵列，通过收集其中每个高分子对同一离子单独的荧光响应，构建这个阵列对不同离子的响应模式。第二阶段，将这些聚合物与现有的直径为35μm表面磺化的聚苯乙烯-二乙烯基苯（SPSDVB）和直径为5μm的表面氨化的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯（APGMA）微球作用，制成尺寸均一的荧光编码微球。制备荧光编码微球的过程简称编码。根据荧光发射波长区间，我们将这些聚合物分为相对短波长和相对长波长发射的两大类。我们通过调整前后两类不同聚合物的摩尔比进行编码，从而制备了一系列的35μmSPSDVB和5μm APGMA荧光编码微球，并且对这些编码微球进行了固体紫外和固体荧光等光物理测试。另外也通过荧光显微镜和扫描隧道显微镜（SEM）确认了编码前后微球的均一性。我们还选择效率较高的高通量的流式细胞仪进行这些编码微球的信号读取。作为潜在的应用材料，我们还考察了编码微球的稳定性，如热稳定性、光稳定性和溶剂稳定性等。实验表明所得荧光编码微球在未来可能应用的条件下的性能足够稳定。在生命科学的研究中，羧基可以用于与许多生物大分子的偶联。在前面合成的大分子中，利用其中两个侧基含酯基的共轭高分子水解获得侧基含羧基的共轭高分子。通过羧基与APGMA微球表面的氨基反应，以共价键结合的形式将共轭高分子更加牢固地结合到微球表面，从而得到带有羧基的荧光微球;为了进一步证实该羧基是可以用来有效结合生物分子，我们将荧光染料FITC标记的牛血清蛋白（BSA-FITC）与微球进行了共价健反应。流式细胞仪的表征证明了共价健结合的BSA-FITC是非常牢固地固定在微球上，不容易被洗涤剂洗去。而作为对比实验的通过物理吸附的BSA-FITC几次洗涤之后在微球上的残留量非常少。

关键词：共轭高分子组合合成离子检测基于模式识别荧光编码微球羧基

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微纳材料精准制备与生物传感

微纳材料精准制备与生物传感