荧光纳米粒子的介绍及应用
au荧光纳米粒子

au荧光纳米粒子
Au荧光纳米粒子是一种特殊的纳米材料,具有荧光性质。
其制备方法包括化学还原法、电化学法、超声化学法等。
这种纳米材料在生物医学、化学、物理等领域有着广泛的应用,例如生物成像、药物输送、光电器件等。
Au荧光纳米粒子的发光机制是由于表面等离子体共振(SPR)效应,当光波的频率与金属纳米粒子的共振频率相同时,金属纳米粒子会对光波进行强烈吸收和散射,从而产生荧光。
通过控制金属纳米粒子的形状、大小和表面修饰,可以调节其荧光性质,例如发射波长、荧光强度和稳定性等。
在实际应用中,Au荧光纳米粒子需要具备较高的发光性能、稳定性和生物相容性。
同时,还需要考虑其在生物体内的分布、代谢和排泄情况,以及潜在的毒性问题。
因此,在选择和应用Au荧光纳米粒子时需要综合考虑其优缺点和实际需求。
以上信息仅供参考,如有需要,建议查阅相关文献或咨询专业人士。
fitc荧光染料标记纳米粒原理

fitc荧光染料标记纳米粒原理一、引言近年来,纳米技术的发展为各个领域带来了巨大的变革和突破。
纳米粒子作为这一技术的重要组成部分,具有其特殊的物理和化学性质,使其在生物医学领域中得到广泛应用。
为了更好地研究纳米粒子在生物体内的行为和作用,科学家们需要一种能够追踪纳米粒子位置的方法。
其中,利用荧光染料标记纳米粒子成为了一种常用且有效的方法。
本文将以FITC荧光染料标记纳米粒子的原理为主题,探讨其具体的实现过程和应用。
二、FITC荧光染料的特点FITC荧光染料是一种常用的绿色荧光染料,其具有较高的亮度和稳定性,被广泛用于生物标记和细胞成像等领域。
FITC荧光染料能够通过与纳米粒子表面的功能分子反应,实现对纳米粒子的标记。
由于其荧光特性和稳定性,使得标记的纳米粒子可以在生物体内被追踪和观察。
三、FITC荧光染料与纳米粒子的结合1. 表面修饰在将FITC荧光染料与纳米粒子结合之前,需要对纳米粒子进行表面修饰。
表面修饰的目的是为了增加纳米粒子的稳定性和生物相容性,同时也为荧光染料的结合提供合适的基团。
常用的表面修饰方法包括聚乙烯醇(PEG)修饰、硅烷修饰等。
2. 荧光染料的导入在表面修饰完成后,接下来需要将FITC荧光染料导入纳米粒子中。
一种常用的方法是通过共价键合将荧光染料与纳米粒子表面的修饰基团连接起来。
这种连接方式可以确保荧光染料牢固地与纳米粒子结合,不易脱落。
同时,也可以通过静电作用、疏水相互作用等非共价键合方式将荧光染料与纳米粒子结合。
四、FITC荧光染料标记纳米粒子的应用1. 生物成像FITC荧光染料标记的纳米粒子在生物成像中起到了重要的作用。
通过将纳米粒子注入生物体内,可以通过荧光显微镜等设备观察到纳米粒子的分布和行为,从而了解其在生物体内的代谢和转运过程。
2. 药物输送利用FITC荧光染料标记的纳米粒子可以作为药物的载体,用于药物的输送。
荧光染料的标记可以使得药物的输送过程更加直观可见,从而更好地控制药物的释放和效果。
荧光碳纳米颗粒发光的机理

荧光碳纳米颗粒发光的机理引言荧光碳纳米颗粒(Fluorescent Carbon Nanoparticles,FCNPs)是一种新型的碳基材料,具有较小的尺寸(通常在1-10纳米之间),优异的荧光性能和广泛的应用潜力。
FCNPs可以通过简单的合成方法制备得到,并且具有良好的生物相容性、低毒性和化学稳定性。
因此,研究FCNPs发光机理对于深入了解其物理特性以及拓展其应用领域具有重要意义。
发光机理π-π*跃迁目前认为,FCNPs发光主要是由于其内部存在着大量的芳香结构和共轭体系。
这些芳香结构和共轭体系使得电子在空间上能够自由移动,并且在相应波长范围内吸收和发射光线。
其中,最主要的发光机制是π-π*跃迁。
在FCNPs中,存在着大量的多环芳香结构,例如苯环、噻吩环等。
当这些芳香结构受到外界激发时,电子从低能级跃迁到高能级,形成激发态。
然后,电子在短暂的时间内通过非辐射跃迁回到基态,释放出光子能量。
这种π-π*跃迁的机制是FCNPs发光的主要原因之一。
缺陷态除了π-π*跃迁外,FCNPs中还存在着大量的缺陷态。
这些缺陷态可以是碳材料中的结构缺陷、杂质或者功能化修饰引入的缺陷。
这些缺陷态能够捕获激发态电子,并且通过非辐射跃迁将其释放出来。
与π-π*跃迁不同,缺陷态发光通常具有宽带谱和长寿命。
这是因为不同的缺陷态能级之间存在着较小的能隙,使得电子在不同能级之间进行多次跃迁并释放出多个光子。
表面效应除了内部结构的影响外,FCNPs表面也对其发光性质产生了重要影响。
由于FCNPs 具有高比表面积和丰富的官能团,表面效应在其发光机理中起到了关键作用。
表面效应主要体现在两个方面:一是表面缺陷态的影响,二是表面修饰的影响。
表面缺陷态能够促进电子的非辐射跃迁,并且增强FCNPs的发光强度。
而通过表面修饰,可以改变FCNPs的电荷分布和能带结构,从而调控其发光性能。
影响因素粒径FCNPs的粒径对其发光性能有着显著影响。
通常情况下,较小的FCNPs具有较高的比表面积和更多的缺陷态,因此其发光强度更强。
银纳米粒子的制备及其在生物检测中的应用

银纳米粒子的制备及其在生物检测中的应用银纳米粒子是一种近年来被广泛应用于生物检测领域的新材料。
它具有良好的稳定性、高度的生物相容性和光学性能,因而被广泛应用于生物分析、免疫分析等生物检测领域。
本文将探讨银纳米粒子的制备方法和其在生物检测领域中的应用。
一、银纳米粒子的制备方法1、物理方法物理方法是通过物理手段形成银纳米粒子。
常见的物理方法有机械法、气相法、光化学法等。
相比于化学合成方法,物理方法因其操作简单,反应条件容易控制等因素而得到广泛的应用。
2、化学合成方法化学合成方法是通过化学反应来制备银纳米粒子。
常用的化学合成方法有还原法、微乳法、光化学还原法等方法。
化学合成方法制备的银纳米粒子具有尺寸分布均匀、形态规则、精确可控等优点,因而成为目前银纳米粒子制备方法中的主流方法。
3、生物制备法生物制备法是利用某些生物体或其提取物对银离子进行还原得到银纳米粒子。
常见的生物制备方法有微生物法、植物提取物法等。
相比于化学合成方法,生物制备法具有无毒无害、环保、易于规模化等优点,因而成为银纳米粒子制备新兴方法。
二、银纳米粒子在生物检测中的应用1、生物分析银纳米粒子在生物分析领域中的应用得到了广泛关注。
其具有良好的生物相容性、高度的稳定性和较强的增强作用。
如将银纳米粒子与DNA探针结合,能够形成“探针--银纳米粒子复合体”,通过测量银纳米粒子的表面等离子体共振信号,可以获得高灵敏度的DNA检测结果。
2、免疫分析银纳米粒子被广泛应用于免疫分析领域,其主要应用于荧光免疫检测、电化学免疫分析等技术中。
如将银纳米粒子与抗体结合形成免疫复合物,利用其高灵敏度的表面等离子体共振效应,可以提高免疫分析技术的敏感度和特异性。
3、细胞成像银纳米粒子具有较强的光学性质,可以用于细胞成像。
如将银纳米粒子与荧光染料结合,可以制备出基于银纳米粒子的细胞成像探针,并通过其高度的增强效应获得高质量的细胞图像。
三、结论综上所述,银纳米粒子因其良好的生物相容性、高度的稳定性和灵敏度得到了广泛的应用。
荧光微粒和纳米珠的区别

荧光微粒和纳米珠(纳米颗粒)的区别纳米材料中的微粒在医学、生物化学、胶体化学和气溶胶研究中具有广泛的应用。
其用途包括色谱分离介质、固定化酶支架和液晶显示器中的间隔物。
荧光标记的微粒可用作流式细胞仪、共聚焦激光扫描显微镜和光散射仪器的标准品。
它们还被用于环境科学中作为气体和液体流量测量的示踪剂,如激光多普勒风速仪(LDA)、粒子动力学分析(PDA)和粒子图像测速仪(PIV)。
三聚氰胺树脂颗粒默克提供基于三聚氰胺树脂(MF)的新一代单分散聚合物微球(参见图1)。
三聚氰胺树脂微球是在70-100℃的温度范围内、在没有表面活性剂存在的条件下,通过酸催化水热缩聚羟甲基三聚氰胺制成的。
通过调节pH值、羟甲基三聚氰胺的浓度和反应温度,可以在一锅合成中制成可预测尺寸居于0.5-15 mm之间的单分散颗粒。
三聚氰胺树脂颗粒具有优异的物理和化学性质,与其他传统聚合物颗粒相比具有更多优点。
图 1.图1. 用7-氨基-4-甲基香豆素标记的10 mm三聚氰胺树脂颗粒的荧光显微图像(经Microparticles GmbH许可复制)。
三聚氰胺树脂颗粒的物理和化学性质•密度:1.51 g/cm3•折射率:1.68•优异的单分散性(C.V. <3%)和高度均匀的球形•亲水表面•高交联密度•高达300°C的热稳定性•卓越的机械强度•在酸碱中稳定且不溶•在有机溶剂中具有极高的稳定性,与有机溶剂接触时不会膨胀或收缩•分散液长期间保存仍具有卓越的稳定性,不需添加剂或稳定剂•水性悬浮液反复冻融仍保持稳定•颗粒可以直接从水性分散液干燥•自由流动的干燥颗粒粉末可以再重新分散在任何分散剂中而不会结块。
由于极性三嗪-氨基和-亚氨基具有较高密度,未改性的MF颗粒具有亲水的带电表面。
表面官能团(羟甲基、氨基等)允许其他配体的共价连接。
对于特殊应用,可以通过掺入其他官能团(例如羧基)来改性MF颗粒。
这增加了可能的表面衍生化,例如生色团或荧光团标记。
纳米发光材料的制备及应用

纳米发光材料的制备及应用近年来,随着纳米材料的研究不断深入,纳米发光材料作为一种新型的发光材料也引起了人们的广泛关注。
纳米发光材料是一种在纳米尺度下制备的材料,具有极高的比表面积和量子效应,可用于生物荧光成像、LED照明、量子点显示等领域。
本文将从纳米发光材料的制备及应用两个方面入手,详细介绍该领域的相关研究进展。
一、纳米发光材料的制备1.1 化学合成法化学合成法是制备纳米发光材料最常用的方法之一。
该方法可通过控制反应条件(如反应温度、pH 值、溶剂种类等)来调节纳米颗粒的大小、形貌和光学性质。
例如,利用水热法可制备出具有优异荧光性能的锌氧化物(ZnO)纳米晶体,其荧光发射波长可在紫外到绿光范围内可调。
此外,利用高温或微波加热等方法也可制备出形貌和尺寸不同的纳米颗粒。
1.2 生物还原法生物还原法是一种利用生物体内还原酶的效应来制备纳米颗粒的方法。
该方法利用生物体内还原酶对反应物的还原作用使其析出成纳米颗粒。
生物还原法具有成本低、环保等优点,尤其适用于制备生物医学应用的纳米颗粒。
例如,通过金属还原酶的还原作用可制备出具有生物相容性的金属纳米粒子,用于生物荧光成像和微观观察中。
1.3 其他制备方法除了上述常见的化学合成法和生物还原法之外,还有很多其他方法用于制备纳米发光材料。
如气相沉积法、电化学沉积法、微乳液法等等。
这些方法各具优缺点,需要根据实际需要选择。
二、纳米发光材料的应用2.1 生物医学领域纳米发光材料在生物医学领域中的应用前景非常广阔。
由于纳米颗粒具有较高的比表面积和量子效应,因此可用于制备生物标记物和生物成像剂。
如在药物输送中,将药物包裹在纳米颗粒中可增加药物的稳定性和溶解度,提高药物的疗效。
同时,利用纳米发光材料作为荧光探针,可实现在体内定位、成像、监测等处理。
2.2 照明领域由于其独特的光学性质和高质量因子,纳米发光材料在照明领域也有着广泛的应用前景。
以LED为例,利用纳米发光材料作为发光材料,可实现高效、低功率消耗的照明。
纳米生物材料的研究及应用

纳米生物材料的研究及应用随着纳米技术的发展和生物科学的不断进步,纳米生物材料这一新兴领域也引起了人们的关注。
纳米生物材料是将纳米技术应用于生物医学领域,结合了生物材料学、化学和生物学等学科的交叉研究。
近些年来,纳米生物材料已经成为一个非常热门的研究领域,并广泛应用于生物医学、生物传感器等多个领域。
一、纳米生物材料的定义纳米生物材料是一种具有纳米尺度结构和生物特性,并具有生物医学应用潜力的材料。
它包括纳米粒子、纳米管、纳米板、纳米膜等,这些纳米材料的粒径通常在1-1000nm之间。
目前,纳米生物材料已经被广泛应用于诊断、治疗、药物传递和生物成像等方面。
其中,纳米颗粒是一种常见的纳米生物材料,其特点是可通过口服、静脉注射、吸入等方法将药物直接送到病变组织,达到快速、准确、无创伤的治疗效果。
除此之外,还有纳米管、纳米板、纳米膜等纳米结构材料,这些材料的独特性能使之在生物医学领域的应用变得更加多样化。
例如,纳米管可以用于生物传感器,用于检测生物体内的蛋白质、DNA等分子,从而发现某些疾病的早期征兆并进行预测和治疗。
二、纳米生物材料的制备纳米生物材料的制备主要有物理方法和化学方法两种。
(一)物理方法物理方法主要包括热蒸发法、磁控溅射法、电弧放电法等,在这些方法中,利用物理性质改变材料的形态,使其达到纳米级粒径。
例如,磁控溅射法中,通过在高真空中施加电磁场来加速离子,使其撞击并蒸发材料,从而在基板上形成超薄膜。
该方法能够有效地制备出纳米级材料,但其制备时间较长,成本也较高。
(二)化学方法化学方法主要是将材料分子在特定条件下,通过化学反应的方式得到纳米级材料。
热力学计算法是一种典型的化学方法,可以通过计算和预测材料的热化学性质,合理选择反应条件来实现纳米级材料的制备。
此外,还有溶胶-凝胶法、微乳液法、水相法等不同的化学方法,也可以有效地制备出纳米级材料。
总体来说,物理方法的优点在于纳米级制备的精度较高,但制备周期长,成本高;化学方法则相对简单、便捷,能够大规模制备纳米材料,但受到限制的是材料制备的环境和检测对纳米级纯度的要求较高。
什么是纳米粒子纳米粒子的应用

什么是纳米粒子纳米粒子的应用纳米粒子是指粒度在1—100nm之间的粒子(纳米粒子又称超细微粒)。
那么你对纳米粒子了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是纳米粒子的内容,希望大家喜欢!纳米粒子的简介可以预见,纳米粒子应具有一些新异的物理化学特性。
纳米粒子区别于宏观物体结构的特点是,它表面积占很大比重,而表面原子既无长程序又无短程序的非晶层。
可以认为纳米粒子表面原子的状态更接近气态,而粒子内部的原子可能呈有序的排列。
即使如此,由于粒径小,表面曲率大,内部产生很高的Gilibs压力,能导致内部结构的某种变形。
纳米粒子的这种结构特征使它具有下列四个方面的效应。
1、体积效应2、表面效应3、量子尺寸效应4、宏观量子隧道效应纳米粒子的应用纳米粒子表面活化中心多,这就提供了纳米粒子做催化剂的必要条件。
目前,用纳米粒子进行催化反应可以直接用纳米微粒如铂黑、银、氧化铝、氧化铁等在高分子聚合物氧化、还原及合成反应中做催化剂,可大大提高反应效率,利用纳米镍粉作为火箭固体燃料反应触媒,燃烧效率可提高100倍;催化反应还表现出选择性,如用硅载体镍催化剂对丙醛的氧化反应表明,镍粒径在5nm以下时选择性急剧变化,醛分解得到控制,生成酒精的选择性急剧上升。
在磁性材料方面有许多应用,例如:可以用纳米粒子作为永久磁体材料,磁记录材料和磁流体材料。
纳米粒子体积效应使得通常在高温烧结的材料如SiC、WC、BC等在纳米状态下在较低温度下可进行烧结,获得高密度的烧结体。
另一方面,由于纳米粒子具有低温烧结、流动性大、烧结吸缩大的烧结特征,可作为烧结过程的活性剂使用,加速烧结过程降低烧结温度,缩短烧结时间。
例如,普通钨丝粉须在3000℃的高温下烧结,而在掺入0、1~0、5%的纳米镍粉后,烧结温度可降到1200至1311℃。
复相材料的烧结:复相材料由于不同的熔点及相变温度不同使得烧结较困难。
纳米粒子的体积效应和表面效应,不仅使其熔点降低,相转变温度也降低,在低温下就能进行固相反应,因此可得到烧结性能很好的复相材料。
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【专题】荧光纳米粒子的介绍及应用荧光探针(fluorescent probe)在化学传感、光学材料及生物检测和识别等领域得到了广泛的应用,并成为实现上述功能的一种主要的技术手段。
但以传统的有机荧光染料为主的荧光探针在应用中也存在一些难以克服的缺陷。
最近,无机发光量子点、荧光聚合物纳米微球、复合荧光二氧化硅纳米粒子等荧光纳米探针的相继出现,在一定程度上克服了传统有机荧光试剂的缺陷,为生物分析提供了新的发展领域,成为了近年来研究的热点,在此我想作一简单介绍,希望能起到抛砖引玉的作用,如果大家觉得我有什么地方说错的话,欢迎批评指正!让我也从中受益!1、荧光纳米粒子的分类荧光纳米粒子是指可以发荧光的半导体纳米微晶体(量子点)或将荧光团(Fluorophore)通过包埋、共价键连接以及超分子组装等方式引入有机或无机纳米粒子中,并让纳米粒子承担有机小分子荧光染料的检测、标记等功能。
与传统的荧光染料相比,荧光纳米粒子具有更高的亮度和光稳定性,也能更加容易地实现水分散性和生物相容性。
另外,随着纳米制备技术的进一步提高,对纳米粒子的尺度的精确控制及对粒子功能化手段的日臻完善,这在很大程度上使荧光纳米粒子满足了化学传感器、生物探针等领域的要求。
目前荧光纳米粒子主要有无机发光量子点、荧光高分子纳米微球、复合荧光二氧化硅纳米粒子三大类。
1.1.量子点量子点(quantum dot, QD)又可称为半导体纳米微晶体,是由数百到数千个原子组成的无机纳米粒子,是一种由II-VI 族或者III-V 族元素组成的纳米颗粒。
目前研究较多的主要是CdX(X = S、Se、Te)。
量子点粒径很小,它们的电子和空穴被量子限域,连续能带变成具有分子特性的分立能级结构,因此光学行为与一些大分子很相似,可以发射荧光。
量子点的体积大小严格控制着它的光谱特征。
量子点的晶体颗粒越小,比表面积越大,分布于表面的原子就越多,而表面的光激发的正电子或负电子受钝化表面的束缚作用就越大,其表面束缚能就越高,吸收的光能也越高,即存在量子尺寸效应,从而使其吸收带蓝移,荧光发射峰也相应蓝移。
可见,相对于其他传统的荧光染料而言,量子点由于其量子尺寸效应,粒径不同或组成材料不同即可发射不同颜色的荧光。
由于量子点潜在的应用前景,研究者在量子点的制备方面展开了一系列的研究。
目前,量子点的制备方法根据其所用材料的不同,有以下两种方法:一、在有机体系中采用胶体化学方法以金属有机化合物为前体制备量子点,二、在水溶液中直接合成。
在有机体系采用胶体化学方法制备量子点的研究中,Bawendi等将金属有机化合物注射入热的有机溶剂中,在高温下制备出具有单分散性的CdSe量子点。
后来,人们使用无机物来钝化颗粒表面,发展了核壳结构的量子点。
peng等人以CdO或Cd(Ac)2为原料,在一定条件下与S、Se、Te的储备液混合,一步合成了性能良好的CdS、CdSe、CdTe量子点。
Nie等以此法合成了CdSeTe量子点,其荧光发射最大的波长为850 nm,量子产率高达60%。
该法不但克服了先前合成方法中需要采用(CH3)2Cd作为原料的缺点,而且所合成的量子点荧光量子产率高、尺寸分布窄、波长覆盖范围广。
此外,Reiss等人在Peng的基础上以CdO为前体在HDA-TOPO混合体系中合成CdSe,然后以硬脂酸锌为锌源,在CdSe的表面包覆一层ZnSe,首次合成了CdSe/ZnSe核壳结构的量子点,荧光量子产率高达85%。
另外,也有研究者采用在水溶液中进行量子点的合成,Weller等人以六偏磷酸钠及巯基乙酸、巯基乙胺等巯基化合物为稳定剂,以Cd(ClO4)2•6H2O为镉源合成了水溶性的CdS、CdSe、CdTe量子点。
该法操作简单、可制备的量子点种类多、所用材料价格低、毒性小,且量子点表面修饰有可直接与生物分子偶连的羧基或氨基等官能团。
然而,采用在水溶液中合成量子点的方法存在着量子产率不高、尺寸分布较宽等缺点。
所以,目前人们仍较多的采用在有机体系中进行量子点的制备。
1.2. 高分子荧光纳米微球高分子荧光纳米微球开始是以聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯类、聚丙烯酰胺类为微粒主体,表面键合或吸附荧光素(Fluorescein,如FITC等)、罗丹明(Rhodamine,如Rhodamine 6G)、菁色素(Cy染料)等荧光物质的荧光纳米微球。
因为单个纳米粒子可以键合多个荧光分子,所以荧光强度有所增强。
但由于荧光分子没有被保护在高分子材料中,仍然受外界氧化或光漂白的影响,荧光的稳定性并没有提高。
近来,Kawaguchi等采用细乳液聚合的方法,开发出一种用聚苯乙烯内包铕与β-二酮类荧光配合物的高分子荧光纳米微球。
这种高分子材料的表面键合有羧基,可以标记具有氨基等活性基团的生物分子。
同样,采用细乳液聚合的方法还可以制备包埋其它染料的荧光高分子纳米微球,但是,由于该类高分子材料比重较小,在溶液中难以离心沉淀,分离非常困难,所以只能制备直径比较大的微粒,粒径一般在100 nm以上。
而这又造成纳米颗粒在水中易聚集,并且它在有机溶剂中高分子又极易溶胀从而导致微粒内的荧光分子发生泄漏。
1.3复合荧光二氧化硅纳米粒子复合荧光二氧化硅纳米粒子是由功能性的内核、可生物修饰的硅壳以及修饰在硅壳表面的生物分子构成,具有明显核壳结构的一类新型的纳米颗粒,其内核材料可以是有机荧光染料、稀土发光材料、量子点等。
由于该类型的纳米颗粒采用油包水(W/O)反相微乳液方法成核,通过硅烷化试剂在微乳液中水解形成三维网状结构的硅壳进行包壳,所以采用不同的硅烷化试剂可以制备出表面带有不同官能团的核壳型生物纳米颗粒。
通过对纳米颗粒的表面进行各种生物大分子的修饰,如:肽片断、抗体、生长因子等,可以实现对特异性细胞的识别、分离和检测。
于是,复合荧光二氧化硅纳米粒子由于其具有良好的分散性、温和的合成条件、可重复合成及细胞毒性小等优点已在生物学领域得到了广泛的应用。
目前,复合荧光二氧化硅纳米粒子在细胞水平上的研究主要集中在特定细胞的染色、识别和分离、细胞内pH 的检测及基因转染等方面。
目前,常用的复合荧光二氧化硅纳米粒子制备方法主要有反相微乳液法和改进的Stober 水解法。
反相微乳液法是近年来制备复合荧光二氧化硅纳米粒子的一种最为经典的方法。
在其制备机理研究方面,研究者们发现微乳颗粒不停地做布朗运动,不同颗粒的互相碰撞使微反应器内增溶的物质迅速交换、传递并发生化学反应如氧化-还原反应、沉淀反应和光引发反应等。
这种再交换需要胶团在相互碰撞时产生一个大的孔洞,使胶团的表面化学剂膜的曲率发生巨大变化,因此可以阻止已在反应器内生成的颗粒发生物质再交换。
微反应器内的粒子一经形成,表面活性剂分子就附着在粒子表面,使粒子稳定并防止其进一步长大。
由于微反应器的直径只有0~100 nm,不同微反应器内的晶核或粒子间的物质交换受阻,从而可以通过控制微反应器的大小来控制生成粒子的尺寸,最后形成大小可控的核壳纳米颗粒。
改进的Stober 水解方法也常用于制备硅壳荧光纳米颗粒。
Stober 水解方法指利用TEOS 的水解及缩合反应,形成SiO2 的方法。
早在1968 年就有采用Stober方法合成单分散二氧化硅颗粒,V anBlaadere等首次报道了采用Stober 方法合成大小在几百个纳米的有机荧光染料嵌入的硅壳荧光纳米颗粒。
Hooiswen等采用改进的Stober 水解方法制备了大小在20-30 nm 的硅壳荧光纳米颗粒,整个制备过程包括了两部分,一是首先将有机荧光染料共价修饰在硅的前体上,形成一个荧光染料富集的内核,二是将硅溶胶-凝胶单体加入到硅壳包被的荧光染料内核中,通过TEOS 的水解及缩合反应后的包壳。
通过该方法可以制备大小均匀的硅壳荧光纳米颗粒。
另外,他们采用这种方法也分别制备了覆盖了紫外到可见区的荧光染料为内核的复合荧光二氧化硅纳米粒子,包括Alexa350,N-(7-(dimethylamino)-4- methylcoumarin-3-yl),Alexa 488,异硫氰酸荧光素, 四甲基异硫氰酸罗丹明,Alexa 555,Alexa 568,得克萨斯红,Alexa 680和Alexa 750 为内核材料的复合荧光二氧化硅纳米粒子。
2荧光纳米粒子在生命科学中应用2.1荧光纳米粒子直接用于生物检测荧光纳米粒子作为一种荧光探针已被广泛应用在生物标记及医疗诊断领域。
近年来国外已涌现出多家研制和开发荧光纳米粒子生物荧光标记的公司,如NanoTech-Ocean等,我国在这方面的研究正逐步展开,也出现开发纳米荧光探针相关产品的一些公司,如武汉的珈源公司就提供各种可用于生物的量子点探针。
基于目前国内外的研究现状,要实现荧光半导体纳米粒子在生物检测中的应用关键在于对荧光纳米粒子的表面结构和功能的准确控制,而且纳米粒子表面必需具有亲水性官能团。
为了使TOPO 法合成的油溶性量子点转移到水相,主要采用表面包覆和表面置换两种方法。
例如,在量子点表面包覆SiO2 壳层,Alivisatos 等利用巯基硅氧烷(MPS) 置换量子点表面的TOPO 分子,然后进一步将硅氧烷水解缩聚使微粒表面形成一种稳定的SiO2 壳层。
通过水解有机硅氧烷还可以形成具有胺基、脲丙基和羧基等活性官能团的SiO2 壳层。
自1998 年Alivisatos 和Nie 等提出用半导体纳米粒子作生物荧光标记的最初构想以来,基于荧光量子点的生物偶联得到蓬勃发展。
荧光量子点用于生物偶联主要依靠纳米粒子表面的活性基团如羧基、胺基、醇基和巯基等。
主要是利用纳米粒子表面活性基团与生物分子之间形成共价偶联、静电吸附、疏水作用和硅烷偶联等。
归纳起来,荧光纳米粒子与生物分子偶联主要有两种方法:一种是通过化学反应,即通过表面修饰有羧基或氨基的水溶性纳米晶与生物分子中的氨基或羧基形成酰氨键,实现偶联。
该方法通常用于较复杂的研究体系,如抗源-抗体之间的识别、活体标记及特异性标记等。
另一种是静电吸附方法,带电荷的纳米粒子可以与带相反电荷的生物分子通过静电相互作用吸附偶联,该方法适用于简单体系。
纳米粒子与抗体偶联后,利用抗源-抗体间的特异性识别,可以将不同荧光纳米粒子修饰在底物上,并对底物进行跟踪。
迄今为止,纳米粒子和生物分子的偶联物已经在DNA杂化、免疫检测、受体诱导的细胞内吞作用和生物组织成像等方面得到应用,而且纳米粒子作为新一类的荧光标记材料已经逐步发展到活体细胞成像。
将纳米粒子直接用于生物检测主要优势是利用纳米粒子的高荧光稳定性,可以在几十分钟到数小时研究细胞的过程中进行实时跟踪检测;可以用多种颜色的纳米粒子同时对细胞内或细胞表面进行多个靶向目标研究;将纳米粒子表面包覆有惰性物质壳层,使纳米粒子对细胞的毒性低于有机染料带来的毒性。