量子点免疫层析检测技术方兴未艾

1、量子点免疫层析检测技术方兴未艾免疫层析技术就是一种快速、简便、灵敏、直观、价格低廉、可真正实现现场检测得检测方法。具有很多气相色谱、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方法以及其她传统方法无法企及得优点。 在检测领域中处于特殊重要得地位 ,同时也就是传统检测与仪器检测得良好补充。尤其在经济高速发展 ,生活水平提高得今天 ,人类重大疾病 ,环境污染 ,食品安全等问题日益受到极大得关注 ,让免疫层析检测技术更具有巨大得潜力与蓬勃得生命力、目前 ,免疫层析产品主要为胶体金免疫层析试纸条 ,其最早应用于医学检验 , 在早孕检测中得应用取得了极大得成功 ,随后在各个领域迅速渗透

2、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得发展 ,但就是又出现新得问题 ,在很多方面 ,尤其就是食品安全检测领域 ,有些农兽药残留限度极度苛刻 ,甚至要求 0、 ng/ml 得检测限度 ,同时食品类物质如肉类、禽类、果蔬、谷物等成分复杂 ,前处理难度也很大 ,造成胶体金免疫层析检测灵敏度无法胜任。除了进一步提高前处理方法以外 ,寻求高灵敏度得免疫层析方法也显得尤为重要。量子点就是近20 年来发展起来得半导体纳米晶材料,因为它得优良特性 ,受到了很大得关注 ,并且已经显示出一定得潜力,近几年来从细胞标记等应用已逐渐开始向多个领域得检测与诊断方向渗透、一、量子点特性量子点 (

3、简称 ,又称半导体纳米粒子 )就是由 族或 v 族元素组成得 ,半径小于或接近于激光玻尔半径 ,能够接受激发光产生荧光得一类半导体纳米颗粒 ,其中研究较多得主要就是 cdx( =s、te),直径约为 2m-6nm。量子点由于存在显著得量子尺寸效应与表面效应 ,从而使它具有常规材料所不具备得光吸收特性 ,使其应用领域越来越广泛 ,特别就是其在免疫生物学与临床检验学等研究中得潜在得应用价值 ,已引起了广大科学工作者得极大关注 ,发光量子点作为荧光试剂探针标记生物大分子 ,正就是近年来迅速发展得纳米材料在生物分析领域得重要应用之一。与普通得荧光染料相比较 ,量子点具有以下特点 :(1) 有机染料荧光

4、分子激光谱带较窄 ,每一种荧光分子必须用合适能量得光来激发 ,而且产生得荧光峰较宽 ,不对称 ,有些拖尾。这给区分不同得探针分子带来困难 ,很难利用有机染料分子同时检测多种组分。 量子点由于量子限域效应使其激发波长得范围很宽 ,可以被波长短于发射光得光 (一般短 0nm 以上 )激发 ,并产生窄 (半波宽约 3 m)而对称得发射光谱 ,从而避免了相邻探测通道得串扰。(2) 量子点具有 “调色 功能 ,不同粒径大小得量子点具有不同得颜色 ,激发量子点得激发波长范围很宽 ,且连续分布 ,所以可以用同一波长得光激发不同大小得量子点而获得多种颜色标记 ,就是一类理想得荧光探针。(3)量子点得荧光强度强

5、 ,稳定性好 ,抗漂白能力强 ,chan 与通过实验证明 z 包覆得 cde 比罗丹明 g 分子要亮 2倍与稳定 100-200倍,可以经受多次激发 ,且标记后对生物大分子得生理活性影响很小 ,因此为研究生物大分子之间得长期作用提供了可能。(4)生物相容性好 ,尤其就是经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与检测 ,而传统得有机荧光染料一般毒性较大 ,生物相容性差。(5)荧光寿命长 ,典型得有机荧光染料得荧光寿命仅为几纳秒( ),这与很多样本得自发荧光衰减得时间相当、而量子点得荧光寿命可持续长达数十纳秒 ( 0ns50ns),这使得当光

6、激发数纳秒以后 ,大多数得自发荧光背景已经衰减 ,而量子点荧光仍然存在 ,此时即可获得无背景干扰得荧光信号、图。 量子点二、量子点得合成方法目前合成量子点得方法主要有两种 ,一种就是在有机体系中合成 ,即用金属有机化合物在具有较强配位能力得有机溶剂中制备 ;另一种就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方法在有机体系中制备得方法 ,将金属与有机化合物混合在有配位性质得有机溶剂中 ,在一定得温度条件下就能生长出纳米晶体、这类方法制备得量子点分散性、稳定性都较好 ,不容易聚沉 ,表面修饰容易、早期合成得量子点往往存在量子点粒径分布较广、荧光产率偏低等缺点。 199年 , e

7、ndi 及其同事用二甲基镉与硒得三辛基膦 (to)配合物作为前驱体 ,将其依次注入剧烈搅拌得三辛基氧化膦 (too)溶液中 ,合成了高荧光产率得 cdse量子点 ,这种方法合成得量子点结晶性好、 尺寸单分散、量子产率约为 1、这种方法较以前来说就是一种突破 ,但当量子点制成水溶性时 ,其荧光产率会大大下图 2。1996 年,hin s 成功合成了 zns 包覆得 cd量子点降、后来人们发现 ,当把 ns 或 cds 包覆在c se纳米晶体表面后 ,荧光产率会大大提高、 1 96 年,hines 等就用二甲基锌与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

8、产率在室温可达 50。但上述合成方法均采用 (ch3)2 c作为原料 ,而(c 3)2 c得毒性很大 ,具有易燃、昂贵、室温下不稳定等特性 ;且当 (ch3) d 注入热得 tpo 后,可能产生金属沉淀 ,这些缺点限制了上述方法得推广使用、 201年 pen等对以前得方法进行了改进 ,用毒性低安全友好得 do 代替原来有机相法中得剧毒原料二甲基镉 ,在温与得条件下制备了 cd包覆得 cds量子点 ,并且其荧光量子产率可以达到 50以上。虽然有机相法合成得量子点有尺寸单分散 ,荧光量子产率高等优点 ,但就是因为油性量子点与生物环境不相容 ,并且制备方法不环保。如果要用在生物分析领域需要将油相量子

9、点转相为水溶性量子点。油相量子点经过水溶性基团饰转移到水相中后 ,其量子产率会降低 ,因而在生物分析领域得应用甚少。2。水相合成法目前 ,多利用水溶性巯基试剂作为稳定剂直接在水相中合成量子点、 巯基试剂对量子点得稳定性及功能化起重要得作用 ,选择带有适当官能团得巯基化合物作为稳定剂 , 对于控制量子点得表面电荷与表面特性极其重要 ,尤其当需要水溶性量子点做荧光标记时 ,稳定剂得选择就更为重要了。 1 94 年 , omeyer 提出用巯基为稳定剂合成 cd、这就是首次提出用巯基为稳定剂合成量子点。 199年 rgach 等用水相法成功合成了巯基乙醇与巯基甘油包覆得 cdt量子点 ,并得到了较高

10、发光效率。 998 年 ga等用巯基乙酸 ( ga) 作稳定剂 ,制备出水溶性 cte 量子点、后来 heng 等首先采用水热法在温与条件下合成了水溶性 cd e量子点 ,大大缩短了水相法制备 te 量子点得时间 ,其荧光量子产率也超过了 30%。目前水热法已经成为直接用做生物荧光探针得量子点得主要合成方法。水相合成量子点dte 得典型方法就是首先将镉盐与巯基稳定剂配成溶液 ,调节到适当得 ph 值,倒入三颈烧瓶中。碲氢化钠前驱液得制备就是通过硼氢化钠还原碲粉反应而得到得 ,然后将碲氢化钠倒入配好得镉盐与巯基稳定剂得溶液中 ,形成 cte 单体 ,不断得加热 , d e 逐渐长大 ,通过控制加

11、热时间 ,可得到不同粒径得图 3、 1998 年 gao 等用 tga 作稳定剂 ,制备出水溶性 cdte 量子点量子点。水相合成量子点 ,不仅解决了量子点得水溶性问题 ,而且采用带羧基、氨基等得巯基稳定剂对其表面进行修饰 ,使得量子点能与生物分子上得氨基直接偶联 ,因而可以直接用于生物医学检测、随着水溶性量子点得性能不断提高 ,良好得生物相容性得水溶性量子点有望成为新一代生物荧光探针、三、量子点在免疫层析技术中得应用量子点免疫层析技术利用量子点荧光探针做为标记物 ,不仅充分体现了免疫层析技术得简便 ,快速 ,特异性强得优点 ,而且展示了量子点得高灵敏度 ,以及它得荧光特性 ,显示出巨大得发展

12、潜力与广阔得应用前景。目前深圳市金准生物医学工程有限公司开发得量子点免疫荧光层析定量测试平台 -干式荧光免疫分析仪 ( f q0 a) 就是国内首创。在此平台上研发得降钙素原 (pct)定量测定试剂盒 量子点 ( )免疫荧光层析法也就是国内唯一一家成功实现产业化并取得注册证号 (粤械注准 2052400386)得量子点诊断试剂。 随着发展与应用趋势 ,越来越多得生物诊断试剂公司加入了量子点这个新兴行业。与此同时 ,量子点免疫分析技术也在不断地发展与改进 , 就其发展趋势来瞧 ,主要有以下几个方面 :。 优化量子点荧光探针得制备,得到荧光强度高得qds,检测信号会随着 ds得荧光增强而大大提高。

13、单独得量子点颗粒容易受到杂质与晶格缺陷得影响 ,荧光量子产率很低 ,目前广泛应用得就是以 qds 为核心 ,用另一种半导体材料包覆形成核壳结构后 ,如 cde/zns,可将量子产率提高到约 %甚至更高 ,并在消光系数上有数倍得增加 ,因而有很强得荧光发射 ,可大大提高检测灵敏度 ,有利于信号得检测、2、 实现定量检测。至今已有部分实验室或公司研制出 qd荧光定量得仪器 , 从而可以定量检测出待测物得浓度 ,这将使量子点免疫层析技术得到更广泛得应用 ,打破了传统得胶体金免疫层析技术不能定量得限制。3。 量子点得多色检测。 qd其中一个优点就就是具有可精确调谐得发射波长、可以通过调整粒子尺寸来得到不同发射得荧光 d ,无需改变粒子得组成与表面性质、使得量子点可以用于多种组分得多色标记 ,实现多组份得同时检测、这将比传统得胶体金免疫层析技术得多元检测体现出更大得优势 ,减少了不同抗体间得交叉反应 ,特异性更强