熒光納米材料在生命科學(xué)的應(yīng)用及進(jìn)展

熒光納米粒子的分類

無機(jī)發(fā)光量子點(diǎn)熒光高分子納米微球復(fù)合熒光二氧化硅納米粒子

量子點(diǎn)

量子點(diǎn)又可稱為半導(dǎo)體納米微晶體，是由數(shù)百到數(shù)千個原子組成的無機(jī)納米粒子，是一種由II-VI族或者III-V族元素組成的納米顆粒。目前研究較多的主要是CdX(X=S、Se、Te)。量子點(diǎn)的制備方法根據(jù)其所用材料的不同，有以下兩種方法：一、在有機(jī)體系中采用膠體化學(xué)方法以金屬有機(jī)化合物為前體制備量子點(diǎn)，二、在水溶液中直接合成

高分子熒光納米微球

高分子熒光納米微球開始是以聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯類、聚丙烯酰胺類為微粒主體，表面鍵合或吸附熒光素、羅丹明、菁色素等熒光物質(zhì)的熒光納米微球

復(fù)合熒光二氧化硅納米粒子

復(fù)合熒光二氧化硅納米粒子是由功能性的內(nèi)核、可生物修飾的硅殼以及修飾在硅殼表面的生物分子構(gòu)成，具有明顯核殼結(jié)構(gòu)的一類新型的納米顆粒，其內(nèi)核材料可以是有機(jī)熒光染料、稀土發(fā)光材料、量子點(diǎn)等。由于該類型的納米顆粒采用油包水(W/O)反相微乳液方法成核，通過硅烷化試劑在微乳液中水解形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅殼進(jìn)行包殼，所以采用不同的硅烷化試劑可以制備出表面帶有不同官能團(tuán)的核殼型生物納米顆粒。通過對納米顆粒的表面進(jìn)行各種生物大分子的修飾，如：肽片斷、抗體、生長因子等，可以實現(xiàn)對特異性細(xì)胞的識別、分離和檢測。

熒光納米粒子在生命科學(xué)中應(yīng)用

熒光納米粒子直接用于生物檢測

熒光編碼

熒光納米粒子直接用于生物檢測將納米粒子直接用于生物檢測主要優(yōu)勢是利用納米粒子的高熒光穩(wěn)定性，可以在幾十分鐘到數(shù)小時研究細(xì)胞的過程中進(jìn)行實時跟蹤檢測；可以用多種顏色的納米粒子同時對細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞表面進(jìn)行多個靶向目標(biāo)研究；將納米粒子表面包覆有惰性物質(zhì)殼層，使納米粒子對細(xì)胞的毒性低于有機(jī)染料帶來的毒性。另外，人們還合成了近紅外發(fā)光的納米粒子，為活體基因表達(dá)和酶活動研究提供了新的機(jī)遇。

納米粒子和生物分子的偶聯(lián)物已經(jīng)在DNA雜化、免疫檢測、受體誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞作用和生物組織成像等方面得到應(yīng)用，而且納米粒子作為新一類的熒光標(biāo)記材料已經(jīng)逐步發(fā)展到活體細(xì)胞成像。

熒光編碼

基因芯片技術(shù)、生物傳感及生命科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展為生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域諸如基因表達(dá)、藥物發(fā)現(xiàn)及臨床診斷帶來了新的契機(jī)和挑戰(zhàn)。識別種類繁多的生物分子需要大量的平行標(biāo)記編碼，而傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料標(biāo)記方法已達(dá)不到同時標(biāo)記并定位區(qū)分不同生物分子的要求，需要發(fā)展更有效的平行標(biāo)記編碼。由于量子點(diǎn)的熒光發(fā)射峰窄，而且不同顏色熒光可以被同一單色光源同時激發(fā)，決定了它們是發(fā)展平行標(biāo)記編碼的良好材料

前景展望

隨著量子點(diǎn)和復(fù)合熒光納米粒子制備技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，熒光納米粒子將替代現(xiàn)有