二氧化硅生物荧光纳米颗粒的制备与应用
二氧化硅纳米颗粒的制备
二氧化硅纳米颗粒制备表征及其应用的研究周韬摘要：本实验采用沉淀法和溶胶凝胶法制备了二氧化硅纳米晶体，并对得到的产物进行了红外光谱和粒径分析。
关键词：溶胶凝胶，红外光谱，粒径分析引言近几年来用单分散二氧化硅球形颗粒为原料自组装制备光子晶体受到了人们的广泛关注，光子晶体广泛的应用前景，促使人们制备出优良的单分散二氧化硅球形颗粒[1]。
光子晶体是介质的周期排列而构成的一种人工微结构材料, 由于电磁波在其中的传播可以用类似于电子在半导体中传播的能带理论来描述, 故而得光子晶体之名, 以此表明光子之晶体与电子之晶体(半导体)的区别与联系。
光子晶体被认为是控制光子(电磁波)传播的行之有效的工具, 光子晶体的典型特点是具有光子带隙。
当物质的自发辐射频率处在光子带隙内时, 它可以用于抑制光子晶体内的物质的自发辐射。
同时, 当在光子晶体内引入缺陷时,如果物质的自发辐射频率和缺陷模的频率一致, 又可用于增强物质的自发辐射, 而且这种自发辐射有类似于受激辐射的特性。
光子晶体可以用于制备超高品质因子的微腔, 用于研究腔量子电动力学效应,是量子通讯和量子信息处理的有力工具[2]。
本实验采用溶胶凝胶的方法尝试制备二氧化硅纳米颗粒。
1、实验部分1.1原理二氧化硅的制备方法也有很多种，依据反应是否在溶液中发生，分为干法和湿法。
干法主要有气相法和电弧法，湿法主要有溶胶-凝胶法，沉淀法，水热法及微乳液法等。
其中，溶胶凝胶法（以下简称Sol-Gel法）利用活性较高的前驱体作为原料，在含水的溶液中水解，生成溶胶，然后溶胶颗粒间进一步发生相互作用，与溶剂共同生成凝胶，干燥后、煅烧获得前驱体相应的氧化物。
二氧化硅的制备主要分为如下两步：第一步水解−Si−OR+H2O →−Si−OH+ROH第二步缩合−Si−OH+OH−Si →−Si−O−Si− + H2O硅烷的浓度，溶液的pH，溶剂成分，水解时间，温度等都会影响硅烷水解缩聚的过程。
1.2试剂与仪器1.2.1试剂乙醇，去离子水，TEOS，碳酸钠，碳酸氢钠，浓氨水(30％)、浓盐酸，精密pH 试纸。
荧光二氧化硅的应用
二氧化硅包裹荧光试剂合成及应用
陈小兰等[1]首次采用微乳液法制备出红区荧光染料四羧基铝酞菁掺杂的二氧化硅纳米粒子，采用该方法制备的核壳荧光纳米颗粒荧光稳定性强,生物相容性高,抗干扰能力强。
该法已成功地用于自来水和模拟生物体系中pH的测定。
预期该技术有望用于细胞内H+的实时监测。
陈泽忠等[3]以修饰亲和素的包被异硫氰酸罗丹明荧光染料的二氧化硅荧光纳米粒子作为信号指示剂，利用亲和素与生物素的特异性结合，实现对肺癌细胞中癌胚抗原的特异性标记，最后通过荧光显微镜对标记的肿瘤细胞进行荧光成像检测。
结果表明该探针能够有效地识别肺癌细胞表面的肿瘤标志物-癌胚抗原。
詹蕾[4]等采用反相微乳液法制备得到双染料掺杂的二氧化硅荧光纳米颗粒.该新型硅纳米荧光颗粒在生物标记及生物成像的多组分分析中具有潜在的应用。
冉志鹏[2]等合成了核壳型荧光/介孔二氧化硅复合纳米粒子(F-nSiO2/mSiO2),并将其用于抗癌药物阿霉素的控释
[1]陈小兰,邹健莉,赵婷婷,黎中宝. 新型四羧基铝酞菁-二氧化硅荧光纳米粒子的合成及在酸度测定中的应用[J]. 分析化学,2006,11:1611-1614.
[2]冉志鹏. 二氧化硅基荧光复合纳米粒子的制备及应用[D]. 复旦大学, 2014.
[3]陈泽忠, 蔡立, 唐宏武,等. 亲和素修饰的硅壳荧光纳米探针用于肺癌细胞的检测[J]. 2012.
[4]詹蕾, 颜小丽, 高鹏飞,等. 新型双荧光二氧化硅纳米颗粒的制备[J]. 分析科学学报, 2014,
30(5):701-704.。
二氧化硅纳米颗粒的制备与应用研究
二氧化硅纳米颗粒的制备与应用研究一、前言二氧化硅（SiO2）是一种普遍存在于自然界中的化合物，包括石英、玻璃和诸如水晶、玛瑙等宝石。
最近，二氧化硅纳米颗粒的制备和应用引起了越来越多人的关注。
这篇文章将介绍二氧化硅纳米颗粒的制备方法和应用。
二、二氧化硅纳米颗粒制备方法1.溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常见的二氧化硅纳米颗粒制备方法。
它基于在水相中热稳定的二氧化硅前体（硅酸酯）的形成和凝胶化，接着凝胶中SiO2晶体的生长，从而制备出纳米颗粒。
2.气相法气相法是一种利用化学气相沉积技术制备二氧化硅纳米颗粒的方法。
在这种方法中，通过将硅源气体加热至足够高的温度，产生的气态分子与氧气分子反应，形成SiO2的颗粒，并在凝结时聚合。
3.微乳液法微乳液法是一种利用微乳制剂中存在的有机相和水相之间的存在大量化学反应的性质，来制备二氧化硅纳米颗粒的方法。
在这种方法中，SiO2前体被混合在微乳制剂中，并通过化学反应形成纳米颗粒。
三、二氧化硅纳米颗粒的应用1.电子学在电子学领域，二氧化硅纳米颗粒已经被广泛应用于透明导电薄膜、内部嵌入式存储器、触摸板和传感元件。
纳米二氧化硅是一种高度透明、高温稳定和高度机械强度的材料，这些特征使其特别适合应用于电子学领域中的透明导电薄膜。
2.催化剂二氧化硅纳米颗粒广泛应用于催化剂，原因是它们具有高表面积、活性较高和可调性强的特点。
在这种应用中，纳米二氧化硅通常作为载体或促进剂被使用。
3.生物医学在生物医学领域，二氧化硅纳米颗粒被用作生物成像和治疗中的材料。
例如，自发光的SiO2纳米颗粒已被开发用于在体的生物成像。
此外，与生物分子结合的二氧化硅纳米颗粒可以用于靶向治疗癌症和其他疾病。
四、结论纳米颗粒已被证明是一种具有广泛应用前景的材料，尤其是纳米二氧化硅。
在未来，随着制备技术的进一步完善和应用领域的拓展，二氧化硅纳米颗粒将有更加广泛的应用。
二氧化硅纳米颗粒的制备及其应用研究
二氧化硅纳米颗粒的制备及其应用研究随着科学技术的不断发展，纳米科技越来越受到人们的关注。
纳米颗粒是一种基础性的纳米材料，其尺寸通常在1-100纳米之间。
二氧化硅（SiO2）是一种广泛使用的材料之一，它在医药、电子、纳米材料等领域都有广泛的应用。
在本文中，我们将探讨二氧化硅纳米颗粒的制备及其应用研究。
一、二氧化硅纳米颗粒的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备二氧化硅纳米颗粒的一种常见方法。
它涉及将硅酸醇溶液放置在高温高压条件下进行反应，反应产物是一种凝胶物质。
这种方法可以制备出高纯度、相对稳定的SiO2纳米颗粒，这是由于过程中无需引入外部气体或官能团，因此可以减少杂质的产生。
2. 水热法水热法是一种基于高温高压水或水-有机混合物反应的方法。
二氧化硅纳米颗粒的制备通常涉及硅源的预处理，并将其与其他试剂一起溶解。
在溶液中进行恒定的加热和搅拌，最终以水热形式结晶。
这种方法可以优化纳米颗粒的粒径和形状，并能够选择特定的硅源和其他试剂以获得所需的纳米颗粒。
3. 微乳液法微乳液法是一种分散功率环创利用垂直旋向顺序的动力学因素，来控制单氯化硅（SiCl4）的水解和聚合过程。
在这个过程中，SiCl4毒性很大，使用醇和表面活性剂可以改善它的稳定性。
然后，聚合反应在表面活性剂分子内部进行，反应产物直径约为15-100纳米。
二、二氧化硅纳米颗粒的应用研究1. 医疗用途在医学领域，二氧化硅纳米颗粒在癌症治疗和疫苗开发中具有潜在用途。
这是因为SiO2具有良好的生物相容性和低毒性，可以作为药物载体，靶向输送药物到肿瘤组织或免疫系统。
此外，在慢性肺疾病等治疗中，SiO2也用于改善药物的吸附、分布和释放特性。
2. 环保用途二氧化硅纳米颗粒在环境污染治理方面具有潜在的应用价值：其中，纳米颗粒可以利用其高比表面积和表面反应性来改进催化反应、分离和吸附，从而提高其处理吸附物的效率和选择性。
此外，通过表面修饰和功能化，可以引入目标物的特异性，以增强环境污染处理的选择性。
复合荧光二氧化硅纳米颗粒的制备及其在生物分析和光催化降解中的应用的开题报告
复合荧光二氧化硅纳米颗粒的制备及其在生物分析和光催化降解中的应用的开题报告一、研究背景：随着纳米技术的不断发展，纳米颗粒作为一种新型材料，被广泛应用于生物分析和光催化降解等领域。
其中，复合荧光二氧化硅纳米颗粒因其优异的荧光性能和生物兼容性，受到了越来越多的关注和应用。
然而，目前的制备方法往往存在着环境污染、生产成本高等问题，因此需要寻找更加简单、环保、经济的制备方法。
二、研究目的：本研究旨在开发一种简单、环保、经济的复合荧光二氧化硅纳米颗粒制备方法，并研究其在生物分析和光催化降解中的应用。
三、研究内容与方法：1. 制备复合荧光二氧化硅纳米颗粒。
采用反相微乳液法制备复合荧光二氧化硅纳米颗粒。
首先，将二氧化硅前驱体、荧光染料和表面活性剂等混合，形成胶束体系；然后通过加入硅醇等化学物质，进行胶体硅反应，最终制备出复合荧光二氧化硅纳米颗粒。
2. 对复合荧光二氧化硅纳米颗粒进行表征。
利用透射电子显微镜、X射线衍射、傅里叶红外光谱等技术手段对复合荧光二氧化硅纳米颗粒的形貌、大小、结构、组成等进行表征。
3. 研究复合荧光二氧化硅纳米颗粒在生物分析中的应用。
将复合荧光二氧化硅纳米颗粒加入生物体内，研究其对生物分析的影响。
例如，可以通过界面增强拉曼光谱、荧光共振能量转移等技术手段实现对生物内部成分的定量和定位分析。
4. 研究复合荧光二氧化硅纳米颗粒在光催化降解中的应用。
将复合荧光二氧化硅纳米颗粒加入光催化反应体系中，研究其在光催化降解废水等方面的应用。
可采用分光光度计、荧光分析仪等技术手段对反应体系进行分析。
四、研究意义：本研究将为寻找一种简单、环保、经济的复合荧光二氧化硅纳米颗粒制备方法提供一种新思路，同时为其在生物分析和光催化降解等领域的应用提供了实验数据和理论基础，对于推进相关领域的研究和应用具有重要意义。
介孔二氧化硅包覆银纳米颗粒的制备及抗菌性能
思路 。
料
， 其抗 菌活 性仅 次于 汞 ， 以银 系抗 菌材 料 所
１ 实 验 部 分
１ １ 实 验 原 料 ．
是 最常 见 的无 机 抗 菌 剂 。Ｆ ｎ ｅ ｇ等 认 为 银 系 无 机 抗 菌剂 的抗 菌 性 能 是 由于 含 Ａ ｇ材料 释 放 出 Ａ ， ｇ 而 Ａ 依靠 静 电 引力 牢 固 吸 附 在 带 负 电 的 细 胞 膜 ｇ
中图分类号 ： Ｑ ３．１ Ｔ ０ ２ ４
引 言
介：－ Ｅ－ －氧化 硅 材 料 由 于其 自身 比表 面 积 大 、 孔 道有序 、 径可 调等特 点 ， 孔 已经成 为 一种优 异 的载体
放 初期 过快 而较 难实 现抗 菌持 久 。 本 文制 备 了介： ｚ 氧 化硅 直接 包覆 纳米 银颗 粒 ｆ ． Ｌ 的复合 材料 （ ｇ ｍ ｉ ， Ａ ＠ ＳＯ ） 同时 采 用 超 临 界 二 氧 化 碳 干燥技 术 ¨ 用 于解决 纳米 粉 体 干燥 过 程 中 的收 ，
材 料 ， 广 泛应 用 于 催 化 、 被 分离 、 物 等 领 域 中 。例 生 如 ， ｕ ｎ等… 制 备 了 Ｐ／ Ｍ－１纳 米 复 合 材料 ， Ｋａ ｔＭＣ ４ 用 于 肉桂 酸加 氢催化 反应 ； ｎ Ｍｏ ｔ ｙ等 制备 了 Ｆ ， ｅ０ ＠ ｍＳＯ 作 为靶 向药 物载 体 ； ｒ ｎ等 利 用 合 成 的介 ｉ Ｂｉ ａ
Ｖｏ ． １３７，Ｎｏ ４ ． ２ ０ ０１
介 孑 二 氧化 硅 包 覆银 纳米 颗 粒 的 制备 及 抗 菌 性 能 Ｌ
王 彦 陈 绚 丽 文 利备技 术 与 应 用 科 学 教 育 部 重 点 实 验 室 ，北 京 １０ ２ ） 北 ０ ０ ９
二氧化硅纳米材料制备及在生物医用材料中的应用
二氧化硅纳米材料制备及在生物医用材料中的应用一、引言随着纳米科技的发展，纳米材料在生物医学领域中的应用越来越受到关注。
其中，二氧化硅纳米材料因其优异的化学和物理特性，在生物医学材料中有广泛的应用前景。
本文将介绍二氧化硅纳米材料的制备方法及其在生物医用材料中的应用。
二、二氧化硅纳米材料的基本特性二氧化硅纳米材料的化学成分为SiO2，是一种无机非金属化合物。
其具有高度透明、优异的热稳定性、低热膨胀系数、高硬度和耐磨性等优异物理性能。
此外，二氧化硅纳米材料还具有良好的生物相容性和生物安全性能。
三、二氧化硅纳米材料的制备方法1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备二氧化硅纳米材料的一种常用方法。
其主要步骤包括：先将硅烷预处理成溶胶状态，然后通过水解凝胶化反应生成凝胶，最后将凝胶进行热处理得到二氧化硅纳米材料。
2. 水热法水热法是另一种制备二氧化硅纳米材料的方法。
其基本原理是在高温、高压的条件下，使硅酸盐在溶液中发生水解反应，生成二氧化硅，并形成纳米颗粒。
该方法制备的二氧化硅纳米材料粒径均匀、形状规则，并且有良好的分散性。
3. 气相合成法气相合成法是利用气相化学反应制备二氧化硅纳米材料的方法。
该方法制备的二氧化硅纳米材料粒径小、分散性好，并且制备过程容易控制。
但是，该方法的制备条件较为严格，需要高温高压的反应条件，且所用的原料成本较高。
四、二氧化硅纳米材料在生物医用材料中的应用1. 生物传感器二氧化硅纳米材料具有高比表面积、优异的生化活性和生物相容性，可用于制备高灵敏的生物传感器。
例如，在荧光探针上包覆一层纳米二氧化硅材料可提高传感器对生物分子的检测灵敏度，并保持分子的稳定性。
2. 药物传递系统二氧化硅纳米材料还可用于制备药物传递系统。
将药物包载在二氧化硅纳米材料表面或内部，可实现对药物的保护和控制释放，提高药物的生物利用度和疗效，降低药物对身体的毒副作用。
3. 骨修复材料二氧化硅纳米材料还可用于制备骨修复材料。
二氧化硅微纳米粒子的制备与应用研究
二氧化硅微纳米粒子的制备与应用研究一、前言随着现代科技的发展，微纳米技术的应用越来越广泛，特别是在医学、化工、材料科学等领域。
本文将介绍二氧化硅微纳米粒子的制备方法以及在不同领域的应用研究。
二、二氧化硅微纳米粒子制备方法二氧化硅微纳米粒子的制备方法主要有溶胶-凝胶法、蒸气相法、电解方法、温和制备法等。
1. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是制备微纳米粒子的一种常用方法，其过程为先制备稀溶液，然后通过高温处理使得溶胶变为凝胶状态，从而制备微纳米颗粒。
该方法能制备出高纯度、大比表面积、粒径可控的二氧化硅微纳米颗粒，适合大量生产。
2. 蒸气相法蒸气相法是将气态前驱体在高温条件下分解成为固态颗粒，通过减压和控制反应条件可制备出大小、形状可控的二氧化硅微纳米颗粒。
该方法制备出的微纳米颗粒表面光滑度好，适用于柔性电子器件等应用场景。
3. 电解方法电解法是指电解过程中产生的氧化物沉淀，在适当的条件下制备成二氧化硅微纳米颗粒。
该方法操作简单、成本低廉，但是制备出的颗粒粒径较大、易带电，不适用于高纯度应用。
4. 温和制备法温和制备法是指在较低温度下通过控制反应过程中温度、反应物加入速率等参数制备出纳米颗粒。
该方法制备出的二氧化硅颗粒粒径分布均匀，适合生物医学应用。
三、二氧化硅微纳米粒子应用研究二氧化硅微纳米粒子的应用主要包括医学、化学、材料科学等领域。
1. 医学应用二氧化硅微纳米颗粒可以用于药物缓释、生物分子分离、医学影像等。
例如，将二氧化硅微纳米粒子作为药物载体，可以提高药物的生物利用度和对靶组织的定位能力；将其作为影像剂，可以作为钙结节、肿瘤等医学影像对比剂使用。
2. 化学应用二氧化硅微纳米颗粒可以用于催化剂、吸附剂等化学应用。
例如，将其作为催化剂，能够提高化学反应速率和转化率；将其作为吸附剂，可以对有害气体进行吸附分离。
3. 材料科学应用二氧化硅微纳米颗粒可以用于复合材料、涂料、光电器件等材料科学应用。
例如，将其作为复合材料的填料，能够提高材料的强度和硬度；将其作为涂料的光散射剂，能够减少折射率，提高涂料的遮盖性。
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第33卷第4期湖南农业大学学报(自然科学版) Vol.33 No.4 2007年8月Journal of Hunan Agricultural University (Natural Sciences) Aug．2007 文章编号：1007-1032(2007)04-0496-04二氧化硅生物荧光纳米颗粒的制备与应用谢文刚a，b(湖南农业大学a.理学院；b.东方科技学院，湖南长沙 410128)摘要：以荧光染料(联吡啶钌配合物)为核，二氧化硅为外壳制备了荧光纳米颗粒．电镜检测结果显示，合成的二氧化硅纳米颗粒粒径为(20±3) nm，分布均匀，形态规则．对荧光纳米颗粒进行生物修饰得到荧光探针，以DNA碱基配对原则为基础建立检测DNA的方法，利用激光扫描共聚焦显微镜研究玻片上的荧光信号和荧光强度．结果表明，该方法不仅可定量检测到4.4×10－8 mol/L的目标DNA3，而且可定性检测目标DNA3、单碱基错配DNA4及随机序列DNA5，为发展DNA检测技术提供了新的思路．关键词：荧光纳米颗粒；核酸探针；DNA检测中图分类号： O644 文献标识码：ASynthesis and application of silicon dioxide biological fluorescent nanoparticlesXIE Wen-gang a，b(a. College of Sciences；b. College of Orient Science Technology，HNAU，Changsha 410128，China)Abstract：The Fluorescence-doped silicon nanoparticles were synthesized in a microemulsion system of triton-100 /cyclohexane/ ammonia hydroxide and characterized by techniques of electron microscopy.Nanoparticles were modified with biotin-DNA1 in order to obtain fluorescence probe．A method to monitor target DNA3 was set up on the basis of princile of DNA base complementary. Fluorescence signals were monitored by laser-scanning confocal microscopy for the detection of surface-bound fluorescent nanoparticles．The results showed that target DNA3 of 4.4×10－8 mol/L can be monitored by this method，which can also identify target DNA3 and single base unmatched DNA4 and random DNA5 effectively．The method potentially serves as a useful platform in a number of biomedical applications where accurate and sensitive gene analysis is critical．Key words：biological fluorescent nanoparticles；nucleic acid probe；DNA detect生命体内痕量活性物质的分析与检测对获取生命过程中的化学与生物信息、了解生物分子及其结构与功能的关系、阐释生命活动的机理以及疾病的诊断都具有重要意义[1-3]．生物荧光纳米颗粒的成功研制为在复杂的环境中进行最佳的单分子研究提供了条件．生物荧光纳米颗粒的粒径为1～100 nm，具有巨大的比表面、尺寸量子效应和化学反应活性，使其与生物体有特殊的相互作用，并得到了广泛应用，如可实现对SmIgG+ B淋巴细胞、HepG 肝癌细胞、WA系统性红斑狼疮疾病细胞和白血病特征细胞等的识别[4-5]．但生物荧光纳米颗粒在DNA检测方面的应用鲜有报道[6]．为此，笔者利用微乳液法制备二氧化硅纳米颗粒，并对其进行生物修饰，以DNA-DNA的特异识别与结合作用为基础，以三明治结构为模型(勿需对检测对象进行标记) ，研究了生物荧光纳米颗粒在DNA检测中的应用，旨在为发展新型DNA检测技术提供依据．1 材料与方法1.1 试验材料联吡啶钌配合物([Ru(II)(bpy)3]2+.6H2O，Fluka 公司)，链霉亲和素(美国Sigma公司)，DNA片段(上海生工生物试剂有限公司合成)．所用DNA的序列如下：收稿日期：2007-01-10基金项目：湖南农业大学基础科学基金(62020206002)作者简介：谢文刚(1966-)，男，湖南吉首人，硕士，副教授，主要从事生物无机化学方面的研究.第33卷第4期谢文刚二氧化硅生物荧光纳米颗粒的制备与应用497DNA1：5′-TTATAACTATTCCTA(A10)-biotin-3′(修饰探针)；DNA2：5′-biotin-A10CTCCCTAATAACAAT-3′(固定探针)；DNA3：5′-TAGGAATAGTTATAAATTGTTATT AGGGAG-3′(检测目标)；DNA4：5′-TAGGAATAGTTTTAAATTGTTATT AGGGAG-3′ (单碱基错配)；DNA5 5′GTAATGAGTGAAAGGTATTTGTAG TTGAAT-3′ (随机序列)．溴化氰根据文献[7]合成，其他试剂均为国产分析纯．试验用水均为二次蒸馏水．主要仪器：日立F-2500型荧光分光光度计(激发波长290 nm，发射波长340 nm)；19HW-1型恒温磁力搅拌器；激光共聚焦显微镜FV500+IX70(日本)；高速冷冻离心机CR22G(日本)．1.2 方 法1.2.1 荧光纳米颗粒的合成[8]环己烷、正己醇、表面活性剂triton-100按4∶1∶1的比例混合，加入二次蒸馏水，搅拌至清，分别加入联吡啶钌配合物溶液、正硅酸乙酯(TEOS)、氨水，持续搅拌24 h，反应结束后用丙酮、二次蒸馏水洗涤，12 000 r/min离心分离，制得荧光纳米颗粒，保存备用．1.2.2 生物荧光纳米颗粒对DNA的检测检测原理如图1所示．以荧光纳米颗粒标记寡核苷酸片段DNA1为检测探针，与目标DNA3和固定探针DNA2进行夹心式杂交，形成三明治结构复合图1 DNA的检测原理Fig.1 Schematic representation of the analytical protocol 体，用链酶亲和素化的玻片对复合体进行捕获，洗涤，用激光共聚焦显微镜检测玻片上的荧光纳米颗粒的荧光信号，并用软件(Fluoview tiempo time course software ver5)分析荧光强度，从而实现对目标DNA3的检测．1.2.3 荧光探针的制备把荧光纳米颗粒加入到碳酸钠溶液中，超声分散，加入溴化氰/乙腈溶液，室温下搅拌，再分别用冰水和PBS(磷酸缓冲液，pH=7.4)溶液洗涤，颗粒置于PBS溶液中保存．向链霉亲和素溶液中加入已活化的荧光纳米颗粒，在4 ℃下搅拌24 h，用1 mol/L甘氨酸溶液封闭，离心、洗涤．向颗粒中加入生物素化的寡聚核苷酸(biotin-DNA1)(图1-a，b)，常温下反应2 h，用PBS溶液洗去多余的生物素化DNA1溶液，荧光颗粒于4 ℃保存备用．1.2.4 链酶亲和素化玻片的制备在醛基化的玻片上滴加0.5 mg/mL的链酶亲和素PBS(pH=7.4)溶液，4 ℃反应24 h，用1 mol/L甘氨酸封闭、洗涤，备用．1.2.5 DNA的杂交在10 µL杂交缓冲液(5×SSC(柠檬酸钠)，20 mmol/L NaCl，0.2%SDS(十二烷基硫酸钠) )中加入10 µL固定探针DNA2溶液，10 µL荧光探针溶液和10 µL不同浓度的目标DNA3溶液，以PBS为对照，在55 ℃杂交30 min(图1-c，d)．以单碱基错配的DNA4溶液、随机序列的DNA5溶液代替目标DNA3溶液，考察该方法的选择性．1.2.6 杂交复合体的捕获杂交后的溶液滴加在链霉亲和素化的玻片上(图1-e)，每一个浓度的DNA溶液点3个样，玻片置于55 ℃水浴锅中培育，再分别用2×SSC(含0.2%SDS)，70%甲酰胺(含30 mmol/L NaCl)，1×SSC (含0.1%SDS)，0.05×SSC洗涤，晾干．2 结果与分析2.1 荧光纳米颗粒的表征由图2可知，荧光纳米颗粒的粒径为(20±3) nm，表面光滑圆润，且纳米粒子分布均匀．498 湖南农业大学学报(自然科学版) 2007年8月Magnification:100 000；d =(20±3) nm图2 荧光纳米颗粒的透射电子显微镜图Fig.2 TEM micrograph of monodisperse fluorescent nanoparticle2.2 生物荧光纳米颗粒的应用 2.2.1 荧光探针的获得经溴化氰活化的荧光纳米颗粒，表面带氰酸酯活性基团，与链霉亲和素蛋白中的氨基发生反应，生成异脲衍生物[9]，将链霉亲和素交联在颗粒表面．从图3可明显看出，荧光纳米颗粒与链霉亲和素反应后，导致链霉亲和素溶液荧光强度(340 nm)显著下降，因此可确定链霉亲和素已连接到荧光纳米颗粒的表面．将已修饰链霉亲和素的荧光纳米颗粒加入到生物素化的DNA1溶液中，由于链霉亲和素-生物素的特异作用，使DNA1连接到纳米颗粒上，导致溶液中DNA1的紫外吸收下降(260 nm)，如图4所示．为此，制得荧光探针．图3 链酶亲和素荧光光谱 Fig.3Fluorescence spectra of streptavidin2.2.2 目标DNA3的检测DNA 的杂交以碱基互补配对为基础，目标DNA3能与DNA1和DNA2进行夹心式杂交，形成三明治结构复合体．把杂交复合体转移到链霉亲和素化的玻片上，则固定探针DNA2上的生物素可以与玻片上的链霉亲和素特异性地结合，从而把杂交复合体固定在玻片上(经得起洗涤)，使玻片交联荧光纳米颗粒，产生荧光信号．若体系不存在检测目标DNA3，通过洗涤，荧光颗粒洗去，玻片无荧光．若体系中检测目标DNA3浓度较大，则有较多的荧光纳米颗粒被固定在玻片上，产生较强的荧光信号(见图5)．图4 DNA1紫外光谱Fig.4UV spectra of DNA1图5 不同浓度目标DNA3的荧光强度Fig.5 Fluorescence intensity of different concentrations of the target DNA3对相同浓度的目标DNA3、单碱基错配的DNA4及随机序列DNA5和PBS 对照所检测到的荧光强度进行归一化处理得到图6．从图6可知，完全匹配的DNA3所检测到的荧光信号比单碱基错配的DNA4及随机序列DNA5的信号要高，这是因为DNA3能与DNA1和DNA2完全匹配，经过洗涤，荧光纳米颗粒能固定在玻片上，从而产生很强的荧光信号．而单碱基错配的DNA4及随机序列DNA5由于不能与DNA1和DNA2完全匹配，形成的三明治结构的杂交复合体在热力学上是不稳定的，杂交速度也不如前者，在洗涤时，荧光纳米颗粒被洗去，第33卷第4期 谢文刚 二氧化硅生物荧光纳米颗粒的制备与应用 499在玻片上产生较弱的荧光信号．因此，该方法能将完全互补的单链DNA 与非完全互补的单链DNA 鉴别开来，从而实现对DNA 的定性检测．图6 归一化处理后DNA 样品的荧光强度Fig.6 Normalized data averaged from three spots each3 结 论运用triton-100－环己烷－氨水微乳液自组装体系，将荧光染料(联吡啶钌配合物)嵌入二氧化硅纳米颗粒之中，制备出粒径小、分布均匀、表面光滑圆润的荧光纳米颗粒，这种荧光纳米颗粒可作为一种新型光稳定的DNA 标记物进行DNA 的检测，为生物荧光纳米颗粒的研究和应用开辟新领域，为发展新型DNA 的检测技术提供了依据，在DNA 传感器以至DNA 芯片的制作方面都有广阔的应用前景．本研究得到湖南省生物纳米工程技术研究中心的大力支持，谨致谢忱．参考文献：[1] 李朝辉，王柯敏，谭蔚泓．硅壳包被的核壳型量子点荧光纳米颗粒的制备及其在细胞识别中的应用[J]．科学通报，2005，50(13)：1318-1322．[2] Zhong Xiao-bo ，Reynolds Robert ，Judith R K ，et al ．Single-nucleotide polymorphism genotyping on optical thin-film biosensor chips[J]．PNAS ，2003，100(20)：11559-11564．[3] 黄永华，龙 姝，蔡红革．N-β-萘酚醛-D-氨基葡萄糖席夫碱甘氨酸金属配合物与DNA 作用的谱学研究[J]. 湖南农业大学学报：自然科学版，2002，28(2)：156-158. 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