量子点免疫层析检测技术方兴未艾样本
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量子点免疫层析检测技术方兴未艾
免疫层析技术是一种迅速、简便、敏捷、直观、价格低廉、可真正实现现场检测检测办法。具备诸多气相色谱、高效液相色谱、气质联用色谱、液质联用色谱、毛细管电泳等仪器检测办法以及其她老式办法无法企及长处。在检测领域中处在特殊重要地位,同步也是老式检测和仪器检测良好补充。特别在经济高速发展,生活水平提高今天,人类重大疾病,环境污染,食品安全等问题日益受到极大关注,让免疫层析检测技术更具备巨大潜力和蓬勃生命力。
当前,免疫层析产品重要为胶体金免疫层析试纸条,其最早应用于医学检查,在早孕检测中应用获得了极大成功,随后在各个领域迅速渗入漫延,其在毒品检测、环境检测、以及食品安全检测领域得到了迅速发展,但是又浮现新问题,在诸多方面,特别是食品安全检测领域,有些农兽药残留限度极度苛刻,甚至规定0.1 ng/ml检测限度,同步食品类物质如肉类、禽类、果蔬、谷物等成分复杂,前解决难度也很大,导致胶体金免疫层析检测敏捷度无法胜任。除了进一步提高前解决办法以外,谋求高敏捷度免疫层析办法也显得尤为重要。
量子点是近20 年来发展起来半导体纳米晶材料,由于它优良特性,受到了很大关注,并且已经显示出一定潜力,近几年来从细胞标记等应用已逐渐开始向各种领域检测与诊断方向渗入。
一、量子点特性
量子点(简称QDs,又称半导体纳米粒子)是由Ⅱ~Ⅵ族或Ⅲ~V族元素构成,半径不大于或接近于激光玻尔半径,可以接受激发光产生荧光一类半导体纳米颗粒,其中研究较多重要是CdX(x=S、Se、Te),直径约为2nm-6nm。量子点由于存在明显量子尺寸效应和表面效应,从而使它具备常规材料所不具备光吸取特性,使其应用领域越来越广泛,特别是其在免疫生物学和临床检查学等研究中潜在应用价值,已引起了广大科学工作者极大关注,发光量子点作为荧光试剂探针标记生物大分子,正是近年来迅速发展纳米材料在生物分析领域重要应用之一。
与普通荧光染料相比较,量子点具备如下特点:
(1) 有机染料荧光分子激光谱带较窄,每一种荧光分子必要用适当能量光来激发,并且产生荧光峰较宽,不对称,有些拖尾。这给区别不同探针分子带来困难,很难运用有机染料分子同步检测各种组分。量子点由于量子限域效应使其激发波长范畴很宽,可以被波长短于发射光光(普通短10nm以上)激发,并产生窄(半波宽约13nm)而对称发射光谱,从而避免了相邻探测通道串扰。
(2) 量子点具备“调色”功能,不同粒径大小量子点具备不同颜色,激发量子
点激发波长范畴很宽,且持续分布,因此可以用同一波长光激发不同大小量子点而获得各种颜色标记,是一类抱负荧光探针。
(3)量子点荧光强度强,稳定性好,抗漂白能力强,Chan和Nie通过实验证明ZnS 包覆CdSe比罗丹明6G分子要亮20倍和稳定100-200倍,可以经受多次激发,且标记后对生物大分子生理活性影响很小,因而为研究生物大分子之间长期作用提供了也许。
(4)生物相容性好,特别是通过各种化学修饰之后,可以进行特异性连接,细胞毒性低,对生物体危害小,可进行生物活体标记和检测,而老式有机荧光染料普通毒性较大,生物相容性差。
(5)荧光寿命长,典型有机荧光染料荧光寿命仅为几纳秒(ns),这与诸多样本自发荧光衰减时间相称。而量子点荧光寿命可持续长达数十纳秒(20ns-50ns),这使得当光激发数纳秒后来,大多数自发荧光背景已经衰减,而量子点荧光依然存在,此时即可获得无背景干扰荧光信号。
图1. 量子点
二、量子点合成办法
当前合成量子点办法重要有两种,一种是在有机体系中合成,即用金属有机化合物在具备较强配位能力有机溶剂中制备;另一种是在水溶液中直接合成。
1.有机相合成法
量子点最早采用胶体化学办法在有机体系中制备办法,将金属和有机化合物混合在有配位性质有机溶剂中,在一定温度条件下就能生长出纳米晶体。此类办法制备量子点分散性、稳定性都较好,不容易聚沉,表面修饰容易。初期合成量子点往往存在量子点粒径分布较广、荧光产率偏低等缺陷。1993年,Bawendi 及其同事用二甲基镉和硒三辛基膦(TOP)配合物作为前驱体,将其依次注入激烈搅拌三辛基氧化膦(TOPO)溶液中,合成了高荧光产率CdSe量子点,这种办法合成量子点结晶性好、尺寸单分散、量子产率约为10%。这种办法较此前来
说是一种突破,但当
量子点制成水溶性时,其荧光产率会大大下图2. 1996年,Hines成功合成了ZnS
包覆CdSe量子点
降。日后人们发现,当把ZnS或CdS包覆在CdSe纳米晶体表面后,荧光产率会大大提高。1996年,Hines等就用二甲基锌和六甲基二硅硫烷作为量子点壳层前驱体制备了CdSe/ZnS核壳式量子点,其量子荧光产率在室温可达50%。但上述合成办法均采用(CH3)2Cd作为原料,而(CH3)2Cd毒性很大,具备易燃、昂贵、室温下不稳定等特性;且当(CH3)2Cd注入热TOPO后,也许产生金属沉淀,这些缺陷限制了上述办法推广使用。Peng等对此前办法进行了改进,用毒性低安全和谐CdO代替本来有机相法中剧毒原料
二甲基镉,在温和条件下制备了CdS包覆
CdSe量子点,并且其荧光量子产率可以达
到50%以上。虽然有机相法合成量子点有尺
寸单分散,荧光量子产率高等长处,但是由
于油性量子点与生物环境不相容,并且制备
办法不环保。如果要用在生物分析领域需要
将油相量子点转相为水溶性量子点。油相量
子点通过水溶性基团饰转移到水相中后,其
量子产率会减少,因而在生物分析领域应用
甚少。
2. 水相合成法
当前,多运用水溶性巯基试剂作为稳定
剂直接在水相中合成量子点。巯基试剂对量
子点稳定性及功能化起重要作用,选取带有
恰当官能团巯基化合物作为稳定剂,对于控
制量子点表面电荷与表面特性极其重要,特别当需要水溶性量子点做荧光标记
图3. 1998年Gao等用TGA作稳定