荧光纳米粒子的介绍及应用

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纳米技术在食品检测中的应用技巧

纳米技术在食品检测中的应用技巧

纳米技术在食品检测中的应用技巧纳米技术是一种在纳米尺度下进行研究和应用的技术,它具有独特的性质和特点,因此在食品检测中的应用逐渐得到了广泛关注。

纳米技术的应用可以提高食品检测的灵敏度、准确性和速度,同时也能够降低成本和节约资源。

下面将介绍一些纳米技术在食品检测中的应用技巧。

首先,纳米粒子的应用是纳米技术在食品检测中的主要手段之一。

纳米粒子的小尺寸和高比表面积使其具有特殊的物理、化学和生物学性质。

例如,金纳米粒子可以通过表面等离子共振效应产生特定波长的吸收光谱,利用这一现象,可以制备用于检测食品中金属离子、细菌和病毒等的纳米传感器。

纳米粒子还可以在荧光检测中起到增强荧光信号的作用,从而提高食品中重金属和农药等有害物质的检测灵敏度。

其次,纳米材料在食品检测中的应用也得到了广泛关注。

纳米材料具有较大的比表面积和特殊的光电性能,这使得它们在食品检测中具有很大的潜力。

例如,纳米氧化锌和二氧化钛等纳米材料可以通过光催化作用去除食品中的细菌和有机污染物。

此外,纳米碳材料也可以用于检测食品中的重金属和农药等有害物质。

纳米材料在食品检测中的应用不仅提高了检测的灵敏度和准确性,还能够降低检测成本和时间。

再次,纳米生物传感器是纳米技术在食品检测中的另一个重要应用。

纳米生物传感器是一种结合了纳米材料和生物分子的检测器件,它可以通过与目标物质的特异性识别反应实现对食品中有害物质的检测。

例如,利用纳米抗体探针可以实现对食品中致病菌的检测,利用纳米酶可以检测食品中的过氧化物和葡萄糖等。

纳米生物传感器具有高灵敏度、高选择性和低检测极限等优点,对食品安全的监测起到了重要作用。

此外,纳米技术还可以应用于食品包装和质量监控中。

纳米材料的特殊性能可以改变包装材料的透气性、防潮性、防腐性和抗菌性等,从而延长食品的保鲜期。

纳米传感器和纳米标签可以被嵌入食品包装中,实时监测食品质量和安全状况,提供及时的警报和反馈。

这不仅提高了食品的追溯性和可信度,还有助于保护消费者的健康和权益。

fitc荧光染料标记纳米粒原理

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。

纳米颗粒在医学治疗中的应用前景

纳米颗粒在医学治疗中的应用前景

纳米颗粒在医学治疗中的应用前景纳米颗粒是指直径在1-100纳米之间的粒子。

由于其在大小、形状、表面性质等方面的优异特性,纳米颗粒已经在许多领域得到了广泛的应用,从能源、环境到医学等各个领域都有涉及。

其中,在医学领域,纳米技术已经成为了一个热门的研究方向,获得了很多有趣的成果。

纳米颗粒在医学治疗中的应用前景也越来越受到广泛的关注。

纳米颗粒在医学领域的应用纳米颗粒可以作为一种载体,在药物传输和治疗中发挥重要作用。

通过改变纳米颗粒的表面性质,可以实现药物的选择性释放,提高药物的疗效,并减少不必要的毒副作用。

纳米颗粒还可以用于细胞表面的修饰,以增强药物的化学递送效率和生物学特异性。

在癌症治疗中,纳米颗粒可以实现药物在肿瘤组织中的靶向递送,同时减少对健康组织的损害。

纳米颗粒甚至可以通过携带药物或生物技术治疗缺失器官或组织,如通过使用纳米电极,治疗视网膜上皮膜病变等。

纳米颗粒在治疗癌症方面的应用前景作为一种载体,纳米颗粒可以将药物精确地输送到肿瘤细胞中,而不破坏健康细胞。

相比传统的化疗药物,纳米颗粒可以突破生物屏障、提高药物的生物利用度、降低毒性,从而实现更高的治疗效果和更少的副作用。

纳米颗粒也可以通过改变表面性质来提高药物的生物利用度和肿瘤靶向性,同时减少药物的血浆清除率。

例如,用于癌症治疗的靶向性纳米颗粒可以将药物直接输送到肿瘤细胞中,并增强治疗效果和缩短治疗周期。

纳米颗粒在治疗神经系统疾病方面的应用前景纳米颗粒还可以应用于治疗神经系统疾病,如阿尔茨海默病、脑卒中和神经损伤等。

通过改变纳米颗粒的表面性质,可以实现药物的选择性释放和神经元靶向性。

例如,在阿尔茨海默病治疗中,靶向性的药物输送可以减少不必要的剂量,从而降低毒副作用的发生,并且改善药物在神经系统中的分布。

纳米颗粒也可以用于治疗神经系统的疼痛,如糖尿病神经病变和癌症疼痛。

此外,神经系统的再生和组织修复也是纳米技术研究的一个重要方向。

例如,在脊髓损伤的治疗中,可以使用纳米颗粒载体输送神经生长因子,以促进神经元的再生和修复。

纳米材料在生物医学中的应用

纳米材料在生物医学中的应用

纳米材料在生物医学中的应用纳米材料在生物医学中的应用已经成为一个热门的研究领域。

纳米材料,指的是尺寸在纳米级别的物质,具有独特的物理、化学和生物学性质,使其成为一种理想的生物医学材料。

本文将介绍纳米材料在生物医学中的应用,并着重介绍纳米材料在药物传输、生物成像和组织工程方面的应用。

其次,纳米材料在生物成像方面有着重要的应用。

纳米材料具有良好的光学、磁性和荧光性质,可以被用于生物体内的成像。

纳米粒子可以作为造影剂,被用于生物体内的X射线、磁共振成像和荧光成像,可以帮助医生观察和诊断疾病。

此外,纳米材料还可以用于纳米探针的构建,通过修饰特定的配体,可以实现对特定分子或细胞的高度选择性成像。

例如,通过修饰肿瘤靶向配体,纳米探针可以在体内准确地识别和成像肿瘤细胞,实现肿瘤的早期诊断和治疗监测。

最后,纳米材料在组织工程方面也有着广泛的应用。

组织工程是一种通过支架材料促进和修复组织和器官的发育和生长的技术。

纳米材料的独特性质使其成为理想的支架材料。

纳米纤维具有和体内组织类似的纤维结构,可以模拟生物体内的纤维组织,用于皮肤、骨骼和血管等组织的修复和再生。

纳米材料还可以用于构建人工器官和组织工程的输送系统,通过结合生物活性因子和药物,可以实现对组织的促进和修复。

总之,纳米材料在生物医学中的应用具有巨大的潜力。

通过合理设计和应用纳米材料,可以实现药物的靶向输送、生物体内的高度选择性成像和组织工程的修复和再生。

然而,纳米材料在生物医学中的应用还面临一些挑战,例如生物相容性、毒性效应和规模化生产等问题,需要进一步的研究和改进。

随着技术的不断进步和理解的深入,相信纳米材料将会在生物医学领域的应用中发挥重要的作用。

荧光量子点

荧光量子点

荧光量子点在生物体内分子和细胞成像中的应用[原文] Xiaohu Gao, Lily Yang, John A Petros, Fray F Marshall, Jonathan W Simons and Shuming Nie. In vivo molecular and cellular imaging with quantum dots. Current Opinion in Biotechnology2005, 16, 63–72.量子点(Quantum Dot)是一类具有纳米尺寸的发光粒子,它作为一类新的荧光材料被应用于生物分子和细胞成像中。

和传统的有机染料分子和荧光蛋白相比,量子点具有独特的光学和电子性质,如它具有发射光波长可调,高亮度,抗光漂白性以及多种量子点不同颜色荧光同时激发的优点。

目前已经开发出多功能的纳米微粒荧光探针就具有高亮度和生物体内稳定存在的特点。

在量子点的结构设计上,先在量子点基本结构的外围引入一层两性的共聚物外壳,然后再将这层外壳与肿瘤特异性识别配体或药物转运官能团相连。

带有聚合物外壳的量子点对细胞和动物是无毒的,但它们对细胞的长期毒性和降解机制还需要深入研究。

与生物组织相连的量子点为动物或是人体高灵敏多元细胞成像技术开辟了道路。

简介半导体量子点在过去的20年里已经引起了广大科学工作者的兴趣,它表现出来的奇特的光学和电子性质是单个分子或是大尺寸的固体所没有的。

近来,纳米荧光量子点已经被用来作为荧光探针用于生物机理的研究,与传统的有机染料和荧光蛋白相比,它具有以下的优点:通过调节量子点的大小和组成可以获得从红外到可见波长的荧光发射,而且它在比较宽的吸收波长范围内具有大的摩尔消光系数,它较其他类型的荧光探针具有高亮度和光稳定性的优点[1]。

因为它的宽吸收波长范围和窄发射波长,各种颜色和发射强度的量子点被用于生物体蛋白、基因序列和其他生物分子的研究[2-4]。

尽管荧光量子点具有相对大的尺寸(直径2-8nm),但现有的研究表明量子点荧光探针的行为与荧光蛋白(直径4-6nm)类似,而且从目前的荧光量子点的众多应用实例中还没有发现它在成键动力学和立体位阻方面存在问题[5-12]。

纳米颗粒生物应用

纳米颗粒生物应用

多功能磁性纳米颗粒的介绍、制备及生物医药应用摘要纳米技术和分子生物的结合,发展了一个新兴的研究领域:纳米生物技术。

磁性纳米颗粒是一类性能卓越的纳米材料,它具有可控的尺寸,在外形上易于改变,核磁共振现象中对比明显等特质。

因此这些纳米颗粒在生物及医药领域得到了很广泛的应用,包括:蛋白质的纯化,药物输送,医学成像。

由于在生物医药领域,多模式功能具有潜在的利益,研究者们纷纷开始设计和制造多功能磁性纳米颗粒。

现在有两种方法来制造基于磁纳米基础上的多功能纳米结构。

第一个方法是分子功能化,包括依赖抗体、蛋白质,和给磁性纳米颗粒染色;另一种方法是整合磁性纳米颗粒的其他功能纳米成分,例如量子点,或金属纳米颗粒。

正是因为他们可以显示几种功能协同和运输,而不是一种功能同时起效,这种多功能磁性纳米颗粒在生物医药领域的应用有着独特的优势。

我们先回顾一下多功能磁性纳米颗粒的设计和生物医药应用的几个例子。

在多功能磁性纳米颗粒与适合的配体、抗体或蛋白质结合之后,生物功能磁性纳米颗粒显示出了高度选择性的结合。

这些结果显示出了纳米颗粒可以应用于解决生物医药问题,例如:蛋白质纯化,细菌检测,褪毒素。

使纳米颗粒与其他纳米成分结合在一起的混合纳米结构,显示出伴随着特征的顺磁性。

例如荧光或加强的光学对比度。

这一结构为强化医学成像和药物控制释放提供了平台。

我们希望多组分磁性纳米颗粒的完整结构和特殊的结构特征的结合。

可以吸引更多的研究兴趣并在纳米医疗中开辟出新的道路。

1.介绍纳米技术和分子生物医药的结合是的一项新兴的研究领域——纳米生物科技蓬勃发展。

纳米生物科技还未发现新材料过程、现象等提供了有利的机会,纳米级别的磁性材料有它们独特的优点,例如可以在生物医药应用上提供许多机会,首先磁性纳米材料可以传输从1-104nm数量级的固定尺寸的物质,因此他们的尺寸和性能的最优化可以很容易的与研究热点相匹配。

其次外部的磁力可以制造纳米颗粒,这一“超距作用”为很多应用领域提供了巨大的优势。

基于普鲁士蓝纳米粒子的荧光适配体探针及其设备制作方法和应用与相关技术

基于普鲁士蓝纳米粒子的荧光适配体探针及其设备制作方法和应用与相关技术

本技术公开了一种基于普鲁士蓝纳米粒子的荧光适配体探针及其制备方法和应用。

荧光适配体探针由普鲁士蓝纳米粒子络合修饰FAM荧光团的适配体构成。

其制备方法为:将普鲁士蓝纳米粒子与修饰FAM荧光团的适配体在HEPEs缓冲液体系中避光孵育后,采用BSA封闭,即得。

将荧光适配体探针可以实现肿瘤、乳腺癌、血糖、阿尔兹海默症等各种标志物的检测,具有信号强、特异性高、灵敏度高、检测浓度范围广、生物安全性好等优点,有利于推广应用。

权利要求书1.一种基于普鲁士蓝纳米粒子的荧光适配体探针,其特征在于:由普鲁士蓝纳米粒子络合修饰FAM荧光团的适配体构成。

2.权利要求1所述的一种基于普鲁士蓝纳米粒子的荧光适配体探针的构建方法,其特征在于:将普鲁士蓝纳米粒子与修饰FAM荧光团的适配体在HEPEs缓冲液体系中避光孵育后,采用BSA封闭,即得。

3.根据权利要求2所述的一种基于普鲁士蓝纳米粒子的荧光适配体探针的构建方法,其特征在于:修饰FAM荧光团的适配体与普鲁士蓝纳米粒子的反应比为1nmol:1~2g。

4.根据权利要求2所述的一种基于普鲁士蓝纳米粒子的荧光适配体探针的构建方法,其特征在于:所述避光孵育的温度为4~37℃,时间为30~80min。

5.根据权利要求2~4任一项所述的一种基于普鲁士蓝纳米粒子的荧光适配体探针的构建方法,其特征在于:所述普鲁士蓝纳米粒子由Fe(NO3)3溶液滴加至温度为55~65℃的K4[Fe(CN)6]溶液中搅拌反应得到。

6.根据权利要求5所述的一种基于普鲁士蓝纳米粒子的荧光适配体探针的构建方法,其特征在于:Fe(NO3)3溶液滴加时间为5~15min,滴加完成后继续搅拌反应3~8min。

7.权利要求1所述的一种基于普鲁士蓝纳米粒子的荧光适配体探针的应用,其特征在于:以非治疗或疾病诊断为目的,作为荧光检测探针应用于标志物荧光检测。

8.权利要求7所述的一种基于普鲁士蓝纳米粒子的荧光适配体探针的应用,其特征在于:将普鲁士蓝纳米粒子络合修饰FAM荧光团的适配体,应用于与适配体对应标志物的荧光检测。

纳米技术在医学领域的应用

纳米技术在医学领域的应用

纳米技术在医学领域的应用主要包括以下几个方面:
1.肿瘤治疗:纳米技术可以用于肿瘤靶向治疗,通过制备纳米药物载体,
将药物精确地输送到肿瘤细胞内部,提高药物的疗效,减少对正常细胞的伤害。

此外,纳米技术还可以制备磁性纳米颗粒,用于磁控靶向肿瘤治疗,通过外加磁场控制纳米颗粒在体内的运动和聚集,实现对肿瘤的精确灭活。

2.诊断影像:纳米技术可以制备具有特殊荧光或磁性的纳米粒子,用于
提高医学影像的对比度和敏感度。

例如,通过将纳米粒子与荧光染料结合,可以制备出具有高亮度、高稳定性的荧光探针,用于生物分子的检测和细胞成像。

同时,通过将纳米粒子与MRI对比剂结合,可以提高MRI的分辨率和对比度,从而更准确地诊断疾病。

3.药物传输和控释:纳米技术可以制备具有可控释放性质的纳米载体,
用于传输和控释药物。

通过调控纳米粒子的形状、大小和表面性质,可以实现药物的定向输送和递送。

此外,纳米载体还可以利用磁性、光热效应等特性,实现对药物的精确控释,提高药物的疗效。

4.组织工程和再生医学:纳米技术可以用于制备具有特殊结构和性质的
纳米材料,用于支持和促进组织工程和再生医学的发展。

例如,纳米纤维材料可以用于制作支架,用于修复和重建损伤的组织,同时提供细胞黏附和生长的支持。

此外,纳米颗粒还可以用于修复神经组织和心脏组织,促进组织的再生和修复。

总之,纳米技术在医学领域的应用具有广阔的前景,可以提高医疗诊断和治疗
的精确性和效果,为临床医学带来新的突破和进展。

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荧光纳米粒子的介绍及应用写在前面的话: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,VanBlaadere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。

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