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量子点荧光编码微球的制备及在液相芯片中的应用

作　者: 宋涛
导　师: 常津
学　校: 天津大学
专　业: 材料学
关键词: 功能化单分散聚合物微球量子点荧光微球磁性荧光微球液相芯片
分类号: Q-3
类　型: 博士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

基于荧光编码微球的悬浮微阵列(液相生物芯片)技术具有对同一种样品中的多种蛋白、细胞因子及基因序列进行同时筛选、定量的能力,在生物识别和疾病诊断等领域具有很高的研究和应用价值。本文首先以分散聚合方法与种子聚合方法制备了单分散、粒径可控的羧基化微球,详细探讨了聚合工艺对微球形貌、粒径大小及分布的影响,通过免疫反应评价了微球的表面反应能力和羧基的活性;其次,以甲苯作为致孔剂,设计制备出不同孔径的羧基化聚苯乙烯微球,并采用溶剂溶胀逐渐挥发法与高温溶胀法分别制备出量子点荧光编码微球,对量子点荧光编码微球的性能进行了评价。然后,将溶剂溶胀逐渐挥发法与高温溶胀法联合使用制备出磁性荧光微球,对磁性荧光微球性能的影响因素进行了详细的探讨;最后初步构建了对量子点荧光编码微球进行解码的流式细胞术和基于微流控芯片的光纤光谱仪系统检测平台。实验结果表明:制备的聚合物微球形貌规整,粒径均匀,呈单分散性。FTIR和1~HNMR谱图证实了甲基丙烯酸(MAA)通过共聚的方法被成功引入到了微球上,每个聚合物微球表面富含1.95×105个羧基(MAA为单体含量的5wt%),免疫反应实验进一步验证了微球表面羧基具有良好的反应活性。溶剂溶胀逐渐挥发法制备的量子点荧光编码微球性能受到微球孔径大小的影响,只有合适的孔径(甲苯含量为75wt%,相对于单体而言)时,荧光微球的荧光强度在PBS能够保持20天左右,且微球表面羧基能够用于偶联生物分子进行生物检测;同时,高温溶胀法制备的荧光微球有效的避免了量子点的泄漏,在不同的pH缓冲溶液中显示了较强的稳定性,且能够在PBS溶液中储存2个月以上,其荧光强度没有明显变化;免疫反应显示高温处理并未影响微球表面的羧基活性。以溶剂溶胀逐渐挥发法制备出磁性微球后、再用高温溶胀法将量子点掺杂到微球内部制备的磁性荧光微球具有最好的磁响应性与荧光强度;磁含量在5~15μg/mg时,其相应的荧光信号与磁响应性均具有较高的性能,且分离效率能够达到99%。以不同粒径编码或者是以粒径与强度混合编码均能够被流式细胞仪所识别并区分为不同的种群,初步构建了流式细胞仪检测平台;以微流控芯片为基础的光纤光谱仪系统能够实现对微球的单列通过并且实时检测,为以后生物识别与疾病诊断等高通量检测奠定了基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-10
第一章绪论  10-45
  1.1 引言  10
  1.2 液相生物芯片技术  10-13
    1.2.1 液相生物芯片技术原理  11-13
  1.3 高分子聚合物微球  13-26
    1.3.1 高分子聚合物微球合的特征及其应用简述  14
    1.3.2 高分子聚合物微球的制备方法  14-26
  1.4 不同编码方法制备的编码微球  26-40
    1.4.1 化学编码  26-27
    1.4.2 空间选择性漂白编码  27-28
    1.4.3 图案编码  28-30
    1.4.4 电子编码  30-31
    1.4.5 振动光谱编码  31-32
    1.4.6 光子晶体编码  32-33
    1.4.7 光学编码  33-40
    1.4.8 其他物理编码方式  40
  1.5 基于编码微球载体的探针偶联技术  40-41
  1.6 基于编码微球载体的解码技术系统平台  41-42
    1.6.1 流式细胞仪系统平台  41-42
    1.6.2 基于微流控芯片的光纤系统平台  42
  1.7 课题的提出与本课题研究内容  42-45
第二章羧基化单分散聚苯乙烯微球的制备及表征  45-73
  2.1 引言  45-47
  2.2 实验部分  47-53
    2.2.1 仪器与试剂  47-48
    2.2.2 聚合物微球的制备  48-50
    2.2.3 免疫反应  50-51
    2.2.4 样品的表征  51-53
  2.3 结果与讨论  53-72
    2.3.1 分散聚合制备单分散微球种子  53-58
    2.3.2 种子聚合制备羧基化苯乙烯微球  58-69
    2.3.3 羧基化微球载体在免疫反应中的应用分析  69-72
  2.4 本章小结  72-73
第三章量子点荧光编码微球的制备与表征  73-108
  3.1 引言  73-75
  3.2 实验部分  75-80
    3.2.1 试剂及仪器  75-76
    3.2.2 多孔羧基化聚苯乙烯微球的制备  76
    3.2.3 Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)量子点的制备  76-77
    3.2.4 溶剂溶胀逐渐挥发法制备量子点荧光编码微球  77
    3.2.5 高温溶胀法制备量子点荧光编码微球  77-78
    3.2.6 量子点及量子点荧光编码微球的表征  78-80
  3.3 结果与讨论  80-106
    3.3.1 多孔羧基聚苯乙烯微球的表征  80-83
    3.3.2 Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y)组分量子点的表征  83-84
    3.3.3 溶剂溶胀逐渐挥发法制备量子点荧光编码微球  84-94
    3.3.4 高温溶胀法制备量子点荧光编码微球  94-106
  3.4 本章小结  106-108
第四章磁性荧光微球的制备及表征  108-127
  4.1 引言  108-109
  4.2 实验部分  109-113
    4.2.1 试剂及仪器  109-110
    4.2.2 羧基化多孔聚苯乙烯微球的制备  110
    4.2.3 Cd_xZn_(1-x)Se_yS_(1-y) 量子点的制备  110
    4.2.4 磁性纳米粒子的制备  110-111
    4.2.5 磁性微球的制备  111
    4.2.6 磁性荧光微球的制备  111-112
    4.2.7 样品性能的表征  112-113
  4.3 结果与讨论  113-126
    4.3.1 聚合物微球与纳米粒子的制备及其表征  113-114
    4.3.2 掺杂方式对多功能磁性荧光微球磁性能及荧光性能的影响  114-118
    4.3.3 量子点及磁性颗粒掺杂量对多功能磁性荧光微球性能的影响  118-121
    4.3.4 多功能磁性荧光微球稳定性能的评价  121-125
    4.3.5 多功能磁性荧光微球的初步应用  125-126
  4.4 本章小结  126-127
第五章量子点荧光编码微球检测平台的初步构建  127-141
  5.1 引言  127
  5.2 实验部分  127-131
    5.2.1 实验仪器与原料  127-129
    5.2.2 不同粒径的羧基化聚合物微球制备  129
    5.2.3 量子点荧光编码微球的制备  129
    5.2.4 沉降梯度法分离提纯聚合物微球  129-130
    5.2.5 聚合物微球的表征  130-131
  5.3 结果与讨论  131-140
    5.3.1 聚合物微球的分离提纯  131-132
    5.3.2 基于流式细胞仪液相生物芯片平台的构建  132-135
    5.3.3 基于微流控液相生物芯片平台的构建  135-140
  5.4 本章小结  140-141
第六章全文结论  141-144
参考文献  144-156
发表论文和参加科研情况说明  156-158
致谢  158

量子点荧光编码微球的制备及在液相芯片中的应用

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