量子点荧光编码微球的制备及在液相芯片中的应用

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。