量子点荧光微球在免疫层析方法中的应用研究

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免疫层析技术具有简单快速、操作容易、成本低廉、结果肉眼可见等优势,在医学检测、食品安全与环境监测等领域被广泛应用。然而传统的免疫层析方法因检测灵敏度不高,在某些微量或痕量分析物残留检测方面仍存在较大的缺陷,导致无法满足各领域内日益增长的检测要求。提高免疫层析方法的检测灵敏度已成为急需解决的瓶颈问题。与传统胶体金相比,荧光标记物因具有更高的信号强度从而能显著提高检测灵敏度。量子点因具有发光强度高、激发光谱宽、发射光谱窄等优点,近年来被广泛应用于构建高灵敏和多元免疫层析方法。将大量量子点包裹进聚合物微球中,可使得量子点发光强度和稳定性均大大提升。因此,量子点荧光微球作为免疫层析技术的探针,具有广阔的应用前景。本论文围绕量子点荧光微球在免疫层析方法中的应用研究进行了如下工作:(1)利用超声乳化-乳液溶剂挥发法将大量CdSe/ZnS量子点包裹进聚合物,简便高效地制备了量子点荧光微球。所得微球具有单分散性好,表面有丰富羧基,内部量子点载量大且发光强度高,荧光稳定性好等优点。此外,通过改变乳化过程中超声功率、表面活性剂用量、油相溶剂用量等参数实现了微球粒径在60~600nm范围内的可控制备。大粒径的微球可包裹更多量子点,因此量子点微球发光强度随着粒径增大而迅速增强。(2)以255 nm量子点荧光微球为免疫标记物制备荧光探针,分别应用于竞争与夹心型免疫层析方法以实现ZEN与pf的定量检测。在最优条件下,分别获得了定量检测ZEN和pf的标准曲线。通过计算其最低检出限,表明量子点荧光微球免疫层析方法实现了ZEN与pf的高灵敏检测,灵敏度较常规胶体金免疫层析方法提高了6倍和17倍。通过基质加标样品和实际样品的检测,结果表明所构建的免疫层析方法对实际样本检测均具有较好的准确性、可重复性(变异系数小于10%)和可靠性(检测结果与LC-MS/MS及临床检测结果具有较好相关性)。(3)因荧光微球发光强度随着微球粒径增加而增强。从理论上分析,微球粒径是影响荧光微球免疫层析方法检测性能的重要因素。因此本文制备了系列不同粒径的量子点荧光微球,并分别以OTA与HBs Ag为模式分析物,阐明量子点微球粒径对竞争和夹心型免疫层析方法灵敏度的影响。结果表明适当增大量子点微球粒径可以提高竞争型免疫层析试纸条的检测灵敏度,但过大的粒径会产生严重的空间位阻效应反而降低其检测灵敏度。在本研究中,中等大小粒径(124 nm)的量子点微球在竞争型免疫层析方法中展现了最高的检测灵敏度。由于NC膜孔径能影响纳米探针的涌动速率进而影响免疫反应效率,因此在针对HBsAg的夹心免疫分析方法中,本研究同时探讨了量子点微球粒径与NC膜孔径对试纸条检测灵敏度的影响。结果表明,使用中等粒径即235nm的微球为探针,NC膜型号为CN95(孔径15μm),试纸条检测HBsAg的灵敏度最佳,较胶体金免疫层析试纸条提高了20倍。该荧光试纸条在HBsAg实际样本检测中展现了比商业化胶体金免疫层析技术更高的准确性,90个实际样本检测准确率达到100%。(4)通过简单调节量子点微球中黄色量子点(QD575)与红色量子点(QD615)比例,制备了不同荧光颜色的量子点微球。将其作为检测探针,构建了多色荧光免疫层析试纸条检测玉米中的ZEN,OTA与FB1。结果表明,该多色荧光试纸条可在15 min内通过肉眼可视判读ZEN,OTA与FB1的检测结果,且不同待检物的检测结果可通过区分T线上不同荧光颜色与强度进行判断。该方法对ZEN,OTA与FB1的肉眼可视检测灵敏度为10 ng/mL,5 ng/m L和20 ng/mL,并在实际样本检测中展现了良好的特异性和可靠性(检测结果与UPLC-FLD方法具有较好的一致性)。综上所述,本研究得到了如下一些新颖的研究结果:1)采用超声乳化-乳液溶剂挥发法实现了量子点荧光微球在60~600nm范围内的可控制备。所得微球粒径均一且发光强度高,可做为一种优良的免疫标记物;将其应用于免疫层析方法中,我们实现了ZEN与pf的高灵敏检测,灵敏度较常规免疫层析技术分别提高了6倍和17倍。2)首次探讨了免疫层析方法的尺寸效应与试纸条检测灵敏度的关系,得出竞争和夹心型量子点荧光微球免疫层析技术中最佳探针粒径为124nm和235nm。研究结果为荧光免疫层析方法标记探针的选择提供了一定的理论指导。3)通过简单调节量子点微球中几种不同发射波长量子点的比例,成功制备了不同荧光颜色的量子点微球,并构建了多重免疫层析方法,实现了玉米中多种真菌毒素可视化检测。研究结果为多重免疫层析技术平台的发展提供了一定的借鉴。
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