含稀土配合物的荧光编码聚苯乙烯微球的制备与表征

论文摘要

悬浮阵列技术是近年来发展起来的高通量检测技术。该技术通过流式细胞仪对结合靶分子的荧光编码微球进行高速测定，可同时检测多达100种不同靶分子，具有快速和高通量的优点，在生命科学领域有广泛的应用前景。其中，荧光编码微球的制备与功能化，是实施该技术的关键。荧光编码微球可通过对单分散聚合物微球进行染色来制备。目前所用的染料大多为有机染料和量子点，但它们都存在荧光寿命短、易受背景荧光及杂散光的干扰等缺点。相比之下，稀土材料荧光寿命长、发射光谱窄、Stokes位移大，有利于消除背景荧光和杂散光的干扰，提高检测的灵敏度和分辨率。目前，稀土聚合物微球可通过包埋法和键合法来制备，但这两种方法均不能保证荧光微球良好单分散性，也不能对微球的荧光强度进行精确控制，不适用于荧光编码微球的制备。本文的目标是发展含多色稀土配合物，荧光强度精确可控的荧光编码微球制备方法，为悬浮阵列技术提供性能优于有机染料微球的下一代编码微球。内容包括：（1）单分散聚合物微球的制备、表征与官能团化；（2）铕或铽配合物的制备与表征；（3）稀土荧光微球的制备与表征；（4）稀土荧光编码微球的制备与表征。首先，用乳液聚合、无皂乳液聚合和分散聚合三种方法制备出了粒径在50nm-5μm的单分散聚苯乙烯微球（PS），并对其表面进行了羧基化和氨基化修饰，便于其与生物分子偶联。然后，选择单色性和稳定性好的铕-二苯甲酰甲烷-邻菲罗啉（Eu（DBM）3phen）为荧光染料，采用溶胀法和包覆法分别制备出了微米级和亚微米级含铕配合物红色荧光微球（Eu@PS），并考察了各种方法中影响微球形貌和荧光强度的主要因素，优化了反应条件。通过环境扫描电子显微镜（ESEM）或透射电子显微镜（TEM）、荧光显微镜和荧光分光光度计对制备得到的微球进行表征，所制备的荧光微球具有良好的单分散性，微球的荧光强度可通过调节合成反应中Eu（DBM）3phen的用量加以控制。接着，以胰蛋白酶为模型蛋白质，用Eu@PS-NH2微球对其进行固定化，研究了荧光微球与蛋白质的相互作用，结果显示，反应过程中微球的荧光基本稳定，可以应用于生物检测中。最后，引入发绿色荧光的配合物铽-乙酰丙酮-邻菲罗啉（Tb（acac）3phen），采用一步溶胀法和两步法，成功制备出了6种Eu/Tb@PS荧光编码微球。综上，采用溶胀法和包覆法，成功制备了颗粒分布均匀，荧光强度可控的微米和亚微米级Eu@PS红色荧光微球。在此基础上，通过引入绿色荧光的铽配合物制备了6种微米级Eu/Tb@PS荧光编码微球。所制备的稀土荧光微球荧光性质稳定，发射光谱窄，荧光强度精确可控，性能优于商品有机染料荧光编码微球。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 悬浮阵列技术
• 1.1.1 悬浮阵列技术的原理
• 1.1.2 悬浮阵列技术的特点
• 1.1.3 悬浮阵列技术的应用
• 1.1.4 荧光编码微球的制备
• 1.2 稀土荧光聚合物微球
• 1.2.1 稀土及其配合物
• 1.2.2 单分散聚苯乙烯微球的制备
• 1.2.3 稀土荧光聚合物微球的制备
• 1.3 立体依据、研究目标与内容
• 第二章 实验部分
• 2.1 试剂与仪器
• 2.1.1 试剂
• 2.1.2 仪器
• 2.2 单分散聚苯乙烯微球的制备及其功能化
• 2.2.1 乳液聚合法制备纳米级聚苯乙烯微球
• 2.2.2 无皂乳液聚合法制备亚微米级聚苯乙烯微球
• 2.2.3 分散聚合法制备微米级聚苯乙烯微球
• 2.2.4 表面羧基化
• 2.2.5 表面氨基化
• 2.3 含铕三元配合物的聚苯乙烯荧光微球的制备
• 2.3.1 稀土铕三元配合物的制备
• 2.3.2 溶胀法制备微米级 Eu@PS 荧光微球
• 2.3.3 溶胀法条件优化
• 2@Eu（DBM）3phen/SiO₂荧光微球'>2.3.4 包覆法制备亚微米级 PS@SiO₂@Eu（DBM）3phen/SiO₂荧光微球
• 2.3.5 包覆法条件优化
• 2.4 含铕、铽三元配合物的荧光编码微球的制备
• 2.4.1 稀土铽三元配合物的制备
• 2.4.2 一步溶胀法制备荧光编码微球
• 2.4.3 两步法制备荧光编码微球
• 2.5 表征
• 2.5.1 聚苯乙烯微球及其功能微球的表征
• 2.5.2 稀土铕、铽三元配合物的表征
• 2.5.3 含铕三元配合物的聚苯乙烯荧光微球的表征
• 2.5.4 含铕、铽三元配合物的荧光编码微球的表征
• 2.6 荧光微球对胰蛋白酶的固定及其相互作用研究
• 2荧光微球的制备'>2.6.1 Eu@PS-NH₂荧光微球的制备
• 2.6.2 固定化胰蛋白酶
• 2.6.3 测定胰蛋白酶活性
• 2.6.4 测定固定胰蛋白酶后微球的荧光强度
• 第三章 单分散聚苯乙烯微球的制备及其功能化
• 引言
• 3.1 乳液聚合法制备纳米级聚苯乙烯微球
• 3.1.1 单体用量对微球粒径的影响
• 3.1.2 乳化剂用量对微球粒径的影响
• 3.2 无皂乳液聚合法制备亚微米级聚苯乙烯微球
• 3.3 分散聚合法制备微米级聚苯乙烯微球
• 3.3.1 稳定剂用量对微球粒径的影响
• 3.3.2 溶剂极性对微球粒径的影响
• 3.4 羧基聚苯乙烯微球的制备与表征
• 3.4.1 PS/MMA 水解法
• 3.4.2 十一烯酸包覆法
• 3.5 氨基聚苯乙烯微球的制备与表征
• 3.5.1 PS/MMA 氨解法
• 3.5.2 表面硝基化再氨基化法
• 3.6 本章小结
• 第四章 含铕配合物的聚苯乙烯荧光微球的制备及其与蛋白质相互作用研究
• 引言
• 4.1 铕三元配合物的表征
• 4.1.1 元素组成
• 4.1.2 红外光谱
• 4.1.3 紫外吸收光谱
• 4.1.4 荧光性质
• 4.2 溶胀法制备微米级 Eu@PS 荧光微球
• 4.2.1 溶胀法条件优化
• 4.2.2 Eu@PS 荧光微球的表征
• 2@Eu（DBM）3phen/SiO₂荧光微球'>4.3 包覆法制备亚微米级 PS@SiO₂@Eu（DBM）3phen/SiO₂荧光微球
• 4.3.1 包覆法条件优化
• 2@Eu（DBM）3phen/SiO₂荧光微球的表征'>4.3.2 PS@SiO₂@Eu（DBM）3phen/SiO₂荧光微球的表征
• 4.4 荧光微球固定胰蛋白酶及其相互作用研究
• 2荧光微球的制备与表征'>4.4.1 Eu@PS-NH₂荧光微球的制备与表征
• 2荧光微球固定化胰蛋白酶'>4.4.2 Eu@PS-NH₂荧光微球固定化胰蛋白酶
• 4.4.3 胰蛋白酶活性测定
• 4.4.4 固定蛋白质后微球荧光强度测定
• 4.5 本章小结
• 第五章 含铕、铽三元配合物的荧光编码微球的制备与表征
• 引言
• 5.1 铽三元配合物的表征
• 5.1.1 元素组成
• 5.1.2 红外光谱
• 5.1.3 紫外吸收光谱
• 5.1.4 荧光性质
• 5.2 荧光编码微球的制备与表征
• 5.2.1 一步溶胀法制备荧光编码微球
• 5.2.2 两步法制备荧光编码微球
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论及展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢