生物傳感型核殼納米顆粒的制備與應(yīng)用論文

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1、生物傳感型核殼納米顆粒的制備與應(yīng)用論文羅潔曾光明湯琳尹娟黎媛萍【摘要】近年來(lái)納米材料在各領(lǐng)域已受到人們?cè)絹?lái)越廣泛的關(guān)注，尤其是核殼型納米顆粒的制備技術(shù)在不斷更新發(fā)展，在生物傳感器方面有著巨大的應(yīng)用前景。本文重點(diǎn)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(xué)生物傳感器、光學(xué)生物傳感器以及壓電晶體生物傳感器上的最新應(yīng)用進(jìn)展。【關(guān)鍵詞】核殼，納米顆粒，制備，生物傳感器,評(píng)述1引言納米技術(shù)是20世紀(jì)80年代末崛起的新技術(shù)，在材料、光學(xué)、化工、醫(yī)藥、環(huán)境保護(hù)等諸多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)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(cè)中引入磁性微粒，用磁性微粒標(biāo)記寡核苷酸作為探針，與待測(cè)的DNA分子雜交后，磁場(chǎng)分離雜交分子，利用陰極溶出法進(jìn)行DNA的檢測(cè)，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(biāo)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(wèn)題。該核殼熒光納米顆粒比細(xì)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?；谠摵藲晒饧{米顆粒的標(biāo)記方法也為生物醫(yī)學(xué)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(jìn)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(biāo)記的DNA探針，待測(cè)ssDNA固定在玻碳電極表面。當(dāng)它與相對(duì)應(yīng)的納米Cu/Au核殼型納米粒子標(biāo)記DNA探針雜交后形成含有納米標(biāo)記物的DNA雜交分子。與金納米探針相比，Cu/Au對(duì)DNA的雜交過(guò)程所產(chǎn)生的電信號(hào)具有明顯的放大作用。Huang等11使用CdSe/ZnS核殼量子點(diǎn)作為熒光標(biāo)記檢測(cè)α人類(lèi)IgE生物素，達(dá)到良好的效果，之后又將量子點(diǎn)作為指

4、示劑對(duì)尿素進(jìn)行定量分析12。核殼納米顆粒的特殊性質(zhì)使傳感器具有好的適應(yīng)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(biāo)記物用于夾心熒光免疫檢測(cè)中。校準(zhǔn)曲線在1.0～75.0μg/L范圍內(nèi)呈良好的線性關(guān)系，檢出限達(dá)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(zhì)，在作為標(biāo)記物中體現(xiàn)了其特殊的光學(xué)性質(zhì)、催化性質(zhì)等，極大提高了生物傳感器的各項(xiàng)性能，提高響應(yīng)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(fù)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(qū)物水解和

5、縮合。如果條件控制得當(dāng)，在凝膠形成與干燥過(guò)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(jiǎn)單、組分易于控制等優(yōu)點(diǎn)。溶膠凝膠法在半導(dǎo)體/SiO2納米復(fù)合材料的制備與結(jié)構(gòu)控制方面具有重要作用，該方法設(shè)備簡(jiǎn)單、反應(yīng)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(jiǎn)單的溶膠凝膠方法合成氧化鋁鈦酸鋁核殼結(jié)構(gòu)。這種方法在控制復(fù)合顆粒的粒徑大小、低溫合成及燒結(jié)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(zhǎng)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(yù)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?zé)峤猱a(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(shí)聚合，也可以先行聚合再處理。Sathish等15通過(guò)沉積法合成AuTiO2復(fù)合顆粒。如果用CdS修飾TiO2納米管陣列，反應(yīng)生成的CdS晶粒在襯底上的沉積過(guò)程實(shí)質(zhì)是一個(gè)表面吸附成核的過(guò)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(dāng)粗糙的襯底，卻有較強(qiáng)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(lái)源而并未加入交聯(lián)劑，在制備過(guò)程中，將溶液中的Ag+轉(zhuǎn)化為Ag納米顆粒沉積在Si微球表面，形成了均一的核殼結(jié)構(gòu)納米微球。Shishkanova等18將聚苯胺沉積在聚乙烯表面，用來(lái)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(jìn)行的。3.3原位聚合法原位聚合法也稱(chēng)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(fù)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(fù)合材料的

8、力學(xué)性能。在合成核殼顆粒過(guò)程中，殼層的交聯(lián)劑含量對(duì)粒