生物傳感型核殼納米顆粒的制備與應用論文

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1、生物傳感型核殼納米顆粒的制備與應用論文羅潔曾光明湯琳尹娟黎媛萍【摘要】近年來納米材料在各領域已受到人們越來越廣泛的關注，尤其是核殼型納米顆粒的制備技術在不斷更新發(fā)展，在生物傳感器方面有著巨大的應用前景。本文重點介紹了生物傳感型核殼顆粒的工作原理、制備方法及其在電化學生物傳感器、光學生物傳感器以及壓電晶體生物傳感器上的最新應用進展。【關鍵詞】核殼，納米顆粒，制備，生物傳感器,評述1引言納米技術是20世紀80年代末崛起的新技術，在材料、光學、化工、醫(yī)藥、環(huán)境保護等諸多領域得到廣泛的應用1。納米顆粒是指尺寸在1～100nm之間的粒子，它是由數(shù)目極少的原子或分子組成

2、的原子群或分子群.freelol/L。Palecek等8在DNA序列的檢測中引入磁性微粒，用磁性微粒標記寡核苷酸作為探針，與待測的DNA分子雜交后，磁場分離雜交分子，利用陰極溶出法進行DNA的檢測，降低了檢出限。段菁華等9采用油包水的反相微乳液方法，首次以羊抗人免疫球蛋白(IgG)標記的異硫氰酸熒光素(FITC)為核材料，成功地制備了FITC的核殼熒光納米顆粒，克服了采用傳統(tǒng)方法制備核殼熒光納米顆粒中存在的熒光染料泄露的問題。該核殼熒光納米顆粒比細胞小很多，且具有生物親和性，可為納米生物傳感器件提供新型材料。基于該核殼熒光納米顆粒的標記方法也為生物醫(yī)學提供了

3、一種新型的非同位素分析方法。Cai等10用低溫法制備了一種以Cu為核，Au薄層為殼的核殼型納米粒子，使之易于與ssDNA進行功能性聚合。這種核殼型Cu/Au納米粒子與有5′巰基修飾的ssDNA偶聯(lián)，制備成納米標記的DNA探針，待測ssDNA固定在玻碳電極表面。當它與相對應的納米Cu/Au核殼型納米粒子標記DNA探針雜交后形成含有納米標記物的DNA雜交分子。與金納米探針相比，Cu/Au對DNA的雜交過程所產(chǎn)生的電信號具有明顯的放大作用。Huang等11使用CdSe/ZnS核殼量子點作為熒光標記檢測α人類IgE生物素，達到良好的效果，之后又將量子點作為指

4、示劑對尿素進行定量分析12。核殼納米顆粒的特殊性質使傳感器具有好的適應性及高靈敏度。Xu等13將抗單克隆抗體包被功能化的熒光核殼納米顆粒，作為標記物用于夾心熒光免疫檢測中。校準曲線在1.0～75.0μg/L范圍內呈良好的線性關系，檢出限達到0.3μg/L。核殼納米顆粒利用其不同于傳統(tǒng)材料的優(yōu)良性質，在作為標記物中體現(xiàn)了其特殊的光學性質、催化性質等，極大提高了生物傳感器的各項性能，提高響應靈敏度，提高抗干擾能力。3生物傳感型核殼顆粒的制備3.1溶膠凝膠法溶膠凝膠法是合成納米復合顆粒的一種重要方法。在含有聚合物共溶劑體系中，使得烷氧金屬或金屬鹽等前驅物水解和

5、縮合。如果條件控制得當，在凝膠形成與干燥過程中聚合物不發(fā)生相分離，即可獲得。這種方法具有成本低、工藝簡單、組分易于控制等優(yōu)點。溶膠凝膠法在半導體/SiO2納米復合材料的制備與結構控制方面具有重要作用，該方法設備簡單、反應溫度低，可制備其它方法難以制備的化合物。Jayasankar等14用一種簡單的溶膠凝膠方法合成氧化鋁鈦酸鋁核殼結構。這種方法在控制復合顆粒的粒徑大小、低溫合成及燒結等方面效果顯著。在氧化鋁基中低溫合成鈦酸鋁歸因于試劑間大的接觸面積。該方法晶粒生長不明顯，且具有很好的增濃作用。3.2沉積法沉積法是指將金屬快速散射于預定的表面上，而聚合物可

6、以直接加熱蒸積到襯底上，也可以是一般單體或聚合物材料經(jīng)高溫熱解產(chǎn)生出可聚合性單體散射于襯底聚合而得，可以與金屬散射同時聚合，也可以先行聚合再處理。Sathish等15通過沉積法合成AuTiO2復合顆粒。如果用CdS修飾TiO2納米管陣列，反應生成的CdS晶粒在襯底上的沉積過程實質是一個表面吸附成核的過程。在光滑的薄膜表面上吸附能力較弱，成核密度較低；反之，表面適當粗糙的襯底，卻有較強的活性和吸附能力，成核密度高16。Flores等17制備了SiO2Ag核殼納米顆粒，用直徑為(4±2)nm的Ag納米顆粒包覆直徑為(50±10)nm的Si納米微球。在水/乙醇

7、混合液中，原硅酸四乙酯作為硅源，將AgNO3作為Ag的來源而并未加入交聯(lián)劑，在制備過程中，將溶液中的Ag+轉化為Ag納米顆粒沉積在Si微球表面，形成了均一的核殼結構納米微球。Shishkanova等18將聚苯胺沉積在聚乙烯表面，用來控制聚合膜的厚度。在聚N乙烯吡咯烷酮存在的條件下，苯胺的氧化是在分散態(tài)下進行的。3.3原位聚合法原位聚合法也稱就地聚合。即在柔性聚合物或其單體中溶有剛性聚合物單體后，再就地聚合，生成的剛性聚合物分子均勻地分散在柔性聚合物基體中，從而形成分子復合材料。原位聚合在很大程度上提高了納米粒子在聚合物基體中的分散性，提高了聚合物復合材料的

8、力學性能。在合成核殼顆粒過程中，殼層的交聯(lián)劑含量對粒