荧光微球的制备方法

ipt 2017-1-23 1458

摘要:荧光微球是一类特殊的功能微球,在许多领域尤其是在生物医学领域方面有重要的应用。文中介绍了荧光微球的定义及分类,对其基本刺备方法进行了综述。因为本身具有比表面积大、凝集作用大、吸附能力强和表面反应能力强等特点,功能性微球有着广泛的应用,人们更是根据不同的用途而赋予了功能性微球不同的性状。其中作为特殊的功能性微球的荧光微球具有稳定性好,单分散性好,发光效率高,粒径均一等优点,越来越受到广大科研工作者的倾赖,且在计量、示踪、检测、标准、生物化学、分析化学、免疫医学尤其是生物医学领域有很重要的应用 [1-6]。荧光微球最早用作校准流式细胞仪和荧光显微镜的荧光准质微球,现在更多地被应用到细胞标记,生物分子标记及在活性条件下示踪,还可以固定蛋白质分子等,并能跟踪其功能化过程。

1. 荧光微球的分类
荧光微球是指在纳米级至微米级的直径尺寸范围内,负载有荧光物质,受到外界能量刺激可以激发出荧光的固体微粒[7]。它可以是任意形状,但典型为球形。而荧光微球与纯的荧光化合物相比有相对稳定的发光行为和稳定的形态结构等优点。受到外界条件如溶剂、电、磁、热等的影响也比纯荧光化合物要小[4]。荧光微球的载体大多数都是无机或者有机的聚合物材料。而根据载体和荧光物质的不同,一般将荧光微球分为三大类:(1)无机/有机荧光微球(2)无机/无机荧光微球(3)有机/有机荧光微球。

2.  荧光微球的制备方法
荧光微球的制备方法根据分类依据不同,可以有多种分类方法,从致备过程有无化学反应发生来分的话可分为化学法和物理法两种,物理法是指载体和荧光物质在制备微球的过程中不发生化学反应,仅仅通过简单的物理作用将载体与微球相结合制备荧光微球,主要包括有吸附法(染色法)[8]、包埋法[9]和自组装法[10]三种;化学法制备荧光微球则包括接枝法[11]和共聚法[12]两种。

2.1 吸附法

这种方法也称为染色法,主要是靠载体与荧光分子之间的分子间作用力结合形成荧光微球。一般是将非水溶性的荧光物质溶解在丙酮、乙醇等水溶性有机溶剂中,再将其与微球载体的水分散体系相混合,这时荧光物质即会析出并被吸附(主要是静电作用)到微球表面,合成简图如图1所示。


图1. 用吸附法制备荧光微球

通过物吸附法将荧光物质直接吸附到于微球表面,具有制备方法比较简单、成熟等优点。但是,它也有几个难以克服的缺点:荧光分子有可能占据微球表面过多的活性位置,而使生物活性大分子难以结合到微球表面或导致生物活性大分子失活;此外,荧光分子暴露在微球外表,容易受到外界环境及介质的影响,使检测的准确性及重现性不佳。

2.2  包埋法

包埋法的基本原理是将荧光材料均匀分散在介质中,利用聚合反应、微胶囊化方法或分子自组装方法制备出荧光微球。制备出的荧光微球几乎都具有明显的核/壳结构。这种方法可以制备各种荧光微球,且制备的荧光微球可以包含多个荧光物质,因此可以发射出多个荧光信号。合成简图如图2所示。


图2. 利用包埋法制备荧光微球

包埋法很好地解决了物理吸附所产生的缺点,它将荧光物质完全包埋在微内部,使其不会受到任何外部因素的影响,保障了微球荧光强度的稳定性。

2.3 自组装法

自组装法主要利用无机或有机的胶体球作为成膜模板,通过在其表面的静电吸附,将无机或有机荧光纳米微粒以交替的方式与不同种类的聚电解质组装成膜。层层自组装技术是以无机或有机微球为核,通过在其表面组装荧光聚电解质或荧光纳米粒子来制备荧光微球,可控制微球壳厚度,以及壳的尺寸和形状。


图3 利用自组装法制备荧光微球


2.4 接枝法

接枝法也称球外悬挂法,它是将表面带有功能基或改性后表面生成了功能基的微球与有活性官能团的荧光分子进行反应,通过化学键连接。荧光物质是以“荧光点”状态结合在聚合物微球载体表面的,如图4所示。


图4 利用接枝法制备荧光微球

2.5 共聚法
共聚法是特指带有可聚合官能团的荧光物质与可聚合官能团的有机单体进行聚合,所制备的均一结构的荧光微球。主要通过悬浮聚合、乳液聚合以及分散聚合方法共聚制备,这样制得的荧光微球各方面性能较为稳定,荧光物质在微球中的分布基本上是均匀的,如图5所示。


图5 用共聚法制备荧光微球


共聚法是目前制备荧光强度分布均匀的荧光微球的最好且唯一的方法。
上述的几种方法都是单一的制备方法,但是在实际的制备荧光微球过程中,大多数情况下都是将诸多方法结合起来使用来制备。

参考文献

[1] 胡杰;刘白玲;汪地强 高通量药物筛选中的荧光微球[J]- 现代化工2003,23(06):59~62.

[2] 汪地强;刘白玲;胡杰 荧光微球的制备及应用[J]- 高分子材料学与工程 2004,20(04):42~45.

[3] 于淼;邹明强;何朝阳 高分子荧光微球在生物医学领域中的某些应用[J]- 分析测试学报 2006,25(03):115~119.

[4] 杜磊;刘烈雄;曹成元 基于光谱自编码微球的多样品酶免疫检测混合筛选[J]- 精细化工 2004,21(09):667~670.

[5] 段海宝;蔡宇杰;丁先锋 粒径单分散高聚物微球制备研究进展[J]- 高分子材料学与工程 2003,19(05):25~31.

[6] 康凯;阚成友;杜奕 生物医用高分子微球研究进展[J]- 化学研究与应用 2004,16(02):137~142.

[7 ]. Burns, A.; Ow, H.; Wiesner, U., Fluorescent core-shell silica nanoparticles: towards "Lab on a Particle"architectures for nanobiotechnology. [J]-Chemical Society Reviews 2006, 35 (11), 1028~1042.

[8] Mallet-Renault, R.; Denjean, P.; Pansu, R., Polymer beads as nano-sensors. Sensors and Actuators B: Chemical 1999, 59 (2-3), 108~112.

[9] Campbell, A. I.; Bartlett, P., Fluorescent hard-sphere polymer colloids for confocal microscopy. Journal of Colloid and Interface Science 2002, 256 (2), 325~330.

[10]Thunemann AF. Nanostructured dihexadecyldimethylammonium- poly(1,4-phenylene-ethinylene-carboxylate): An ionic complex with blue electroluminescence[J]. Adv. Mater 1999, 11, l27~130.

[11] Chandler, M. B.; Chandler, D. J., Microparticles attached to nanoparticles labeled with flourescent dye. Google Patents: 2001.

[12] Rembaum, A., Protein specific fluorescent microspheres for labelling a protein. Google Patents: 1982.

             
最新回复 (0)
返回
发新帖