专利名称：：一种对悬浮阵列中微球进行编码的方法
技术领域：
：本发明属于纳米生物
技术领域：
，具体涉及一种对悬浮阵列中微球进行编码的方法，该方法利用量子点/硅核壳型纳米颗粒(QDs/Si)对悬浮阵列中微球进行光谱编码。编码微球在经过生物学修饰后在基因表达研究、临床分析、高通量药物筛选等领域都有广阔的应用前景
背景技术：
近年来，基于编码微球的悬浮阵列技术开始在基因表达研究、临床分析、高通量药物筛选等热门领域得到越来越多的关注。与传统的分析技术方法相比较，基于微球分析的悬浮阵列技术具有高灵敏度，微型化，低成本等优点，在当前生物分析的各领域已经开始获得一定的应用。其中，基于量子点的编码微球悬浮阵列技术是近年来的研究热点。量子点对于微球的编码大致有两种途径。一种是将量子点直接吸附在多孔化处理的微球表面；另外一种则是在微球合成过程中加入量子点。编码信号由两个因素决定量子点的发射波长和不同发射波长量子点的荧光强度比。因此，为了对微球进行可靠并有效的编码，就要求编码的荧光信号在应用过程中保持稳定，这样才能保证编码信号的准确。而在现有的编码方法中，作为编码信号的量子点都存在不同程度的泄漏，这造成了编码的不稳定和检测结果的不准确。因此研究一种能有效避免微球中量子点泄露的量子点编码微球新方法将具有重要的应用价值。
发明内容本发明的目的在于提供一种对悬浮阵列中微球进行编码的方法，该方法具有操作简单易行，可重复性高的特点，能有效地避免微球中量子点的泄漏，提高量子点编码的稳定性和编码信号的精确性。本发明提供的一种对悬浮阵列中微球进行编码的方法，其步骤为(1)对待编码的微球表面进行多孔化处理及功能化修饰；(2)在反相微乳液体系中合成QDs/Si核壳型纳米颗粒，然后对上述经过处理的微球进行编码，得到QDs/Si编码微球；(3)将QDs/Si编码微球与生物分子连接，得到QDs/Si编码微球探针，然后将之用于生物分析。步骤(1)采用氯磺酸的二氯甲烷溶液对待编码的微球表面进行多孔化处理，其中氯磺酸的体积百分比为l%8%。步骤(2)中采用的反相微乳液体系为环己烷、正辛醇、聚乙二醇辛基苯基醚、氨水和硅酸酯的混合溶液，其中硅酸酯的体积百分比为O.1%1.5%，氨水(体积百分比浓度为20%40%)的体积百分比为0.04%2%，环己烷聚乙二醇辛基苯基醚正辛醇=4:1:(0.81)(体积比)。本发明直接将量子点包裹在硅胶体颗粒里，形成QDs/Si核壳型纳米颗粒，再利用此核壳型纳米颗粒对悬浮阵列中微球进行编码。该编码微球具有很好的抗光漂白性和稳定性，能有效地避免量子点的泄漏，从而提高了微球编码的准确性，并且可以很好地应用到生物分析中。本发明为悬浮阵列技术提供了一种新思路。图l为量子点的紫外吸收和荧光光谱(a)量子点的紫外吸收光谱；(b)量子点的荧光发射光谱；图2为QDs/Si编码微球表面的SEM形貌图(A)QDs/Si编码前的微球表面形貌；(B)QDs/Si编码后的微球表面形貌；图3为不同情况下QDs/Si编码微球中量子点的泄露情况(ai)QDs/Si编码微球的荧光光谱；(tn)将QDs/Si编码微球置于乙醇中振荡浸泡三天后，乙醇溶液的荧光光谱；(c)将QDs/Si编码微球置于水中振荡浸泡三天后，水溶液的荧光光谱；图4.l为不同处理方法下微球的荧光图，其中，(a2)QDs/Si编码微球；(b2)原始微球；(Cl)直接硅包被微球；(d)微乳液体系里加入了水溶量子点但是没有加正硅酸乙酯的条件下得到的微球；图4.2为图4.l所对应的明场图；图5为QDs/Si编码微球探针对目标分子的检测(a3)QDs/Si编码微球人IgG探针与FITC标记的羊抗人IgG反应后微球上的荧光光谱；(b3)QDs/Si编码微球人IgG探针与FITC标记的羊抗兔IgG反应后微球上的荧光光谱；(C2)QDs/Si核壳型纳米颗粒的荧光光谱。具体实施方式下面通过借助实施例更加详细地说明本发明，但以下实施例仅是说明性的，本发明的保4护范围并不受这些实施例的限制。(1)对待编码的微球表面进行多孔化处理及功能化修饰；将待编码的微球加入到含1%8%(体积比)氯磺酸的二氯甲烷溶液中，搅拌反应12小时后过滤干燥既可得到多孔化处理微球。微球的多孔化处理可以在微球表面产生孔隙，增大微球表面积，进而使更多量子点能够进入到微球中，增强编码信号，提高微球编码效果。多孔化处理也可以在甲基丙烯酸酯或苯乙烯同系物的溶液中进行。对各种待编码的微球，通过物理吸附(例如静电吸附)和化学反应(例如磺化反应)可以在其表面修饰上各种化学基团(氨基、羧基、巯基、羟基、卤素基等)，使微球具有功能化表面。多孔化处理和功能化修饰可同步或分步进行，不受操作顺序限制。(2)在反相微乳液体系中合成QDs/Si核壳型纳米颗粒，然后对上述经过处理的微球进行编码，得到QDs/Si编码微球；将水溶性量子点溶液加入到反相微乳液体系中搅拌反应2小时，体系中的硅酸酯在碱性条件下会发生水解，在其水解成硅颗粒的过程中会将水溶性量子点包裹在其形成的硅壳当中，形成QDs/Si核壳型纳米颗粒。接着加入已处理好的微球缓慢搅拌过夜，通过QDs/Si纳米颗粒在微球表面的沉积，得到QDs/Si编码微球。其中水溶性量子点溶液的配制为根据编码信号的波长和相对强度，分别将其转化成量子点的发射波长和摩尔浓度，再根据发射波长确定溶液中量子点的种类，根据摩尔浓度确定这些量子点的浓度比例。微乳液通常是由水、油、表面活性剂和助表面活性剂四组分组成的一种分散相，是一种分布均匀、透明的热力学稳定体系。根据微乳液体系中油/水比例及其微观结构，可以将其分为正相微乳液(水包油)和反相微乳液(油包水)两种类型。本发明中用到的反相微乳液体系为环己烷、正辛醇、聚乙二醇辛基苯基醚、氨水、硅酸酯的混合溶液，其中硅酸酯的体积百分比为O.1%1.5%，氨水(浓度为20%40%)的体积百分比为0.04%2%，环己烷聚乙二醇辛基苯基醚正辛醇=4:1:(0.81)(体积比)。反相微乳液体系也可以采用正辛烷、正己醇、聚乙二醇辛基苯基醚、氨水(浓度是25%)、硅酸酯的混合溶液。(3)将QDs/Si编码微球与生物分子连接，得到QDs/Si编码微球探针，然后将之用于生物分析。5针对不同的生物分子(蛋白质、核酸、糖类等)，通过采用静电吸附(通过正负电荷之间的吸引作用将与微球带相反电荷的生物分子与微球实现连接)或共价结合(通过使用偶联剂在微球表面的功能基团与生物分子的特定基团间形成共价键)的方法连接QDs/Si编码微球与生物分子，然后将得到的QDs/Si编码微球探针用于生物分析，通过光谱仪实现对待测物质信号的检测。实施例l下面以QDs/Si编码聚苯乙烯树脂微球(PS)的制备为例，对本发明的实施做详细说明。(1)微球表面的多孔化处理及功能化修饰取O.5g的PS微球，加入20mL含5。/。(体积比)氯磺酸的二氯甲烷溶液20mL，搅拌反应1.5小时，吸出残液，再加入IOmL的6-氨基正已酸(浓度是25%)，搅拌反应24小时，使微球表面修饰上羧基。过滤取出微球，用1%盐酸和蒸馏水交替洗3次，干燥。(2)QDs/Si核壳型纳米颗粒的合成及其对微球的编码取2mL水溶性量子点溶液加入到含7.5mL环已烷，1.77mL聚乙二醇辛基苯基醚，1.8mL正辛醇，100uL正硅酸乙酯及60yL氨水(浓度是25%)的反相微乳液体系中，搅拌反应2小时，接着再加入0.2g步骤(1)所得的PS微球，缓慢搅拌反应24小时，过滤取出微球，交替用乙醇和蒸馏水洗三次，干燥，得到QDs/Si编码微球。图2(B)是QDs/Si编码微球的表面形态图。上述水溶性量子点溶液为发射波长在597nm的量子点的磷酸盐溶液(PBS，0.05M，pH7.4)，浓度为5.6X10—5M，其荧光发射及紫外吸收光谱见图l。将QDs/Si编码微球分别置于乙醇和水中振荡浸泡，72小时后分别测量乙醇及水中的荧光强度，结果见图3。利用荧光显微镜对QDs/Si编码微球进行了观察，结果见图4。(3)QDs/Si编码微球与生物分子连接及其在生物分析中的应用本例中采用共价结合的方法实现QDs/Si编码微球与抗体的连接。首先用50yLPBS(0.01M，pH=7.4)润湿QDs/Si编码微球，然后加入偶联剂50yLEDC(100mg/ml)和100yLNHS(50mg/ml)，搅拌反应30分钟，再加入100uL人IgG溶液(2mg/ml)，搅拌反应3小时，移走上层溶液，用PBS洗三次后，加入50UL牛血清蛋白溶液(BSA，2mg/ml)，覆盖多余的结合位点。之后将反应后的微球再用PBS洗三次，得到的微球分两份，分别加入到含80yLPBS(0.01M)，20uLFITC标记的羊抗人IgG(2mg/ml)混合溶液和含80yLPBS(0.01M)禾n20yLFITC标记的羊抗兔lgG(2mg/ml)的混合溶液中，搅拌反应l个小时后用PBS溶液洗几次，将得到的微球在光谱仪上检测荧光信号，结果见图5。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>以上所述为本发明的较佳实施例而已，但本发明不应该局限于该实施例所公开的内容。所以凡是不脱离本发明所公开的精神下完成的等效或修改，都落入本发明保护的范围。权利要求1.一种对悬浮阵列中微球进行编码的方法，其步骤为(1)对待编码的微球表面进行多孔化处理及功能化修饰；(2)在反相微乳液体系中合成QDs/Si核壳型纳米颗粒，然后对上述经过处理的微球进行编码，得到QDs/Si编码微球；(3)将QDs/Si编码微球与生物分子连接，得到QDs/Si编码微球探针。2.根据权利要求l所述的方法，其特征在于步骤(1)采用氯磺酸的二氯甲烷溶液对待编码的微球表面进行多孔化处理，氯磺酸的二氯甲烷溶液中氯磺酸的体积百分比为1%8%;步骤(2)中采用的反相微乳液体系为环己烷、正辛醇、聚乙二醇辛基苯基醚、氨水和硅酸酯的混合溶液，氨水的体积百分比浓度为20%40%，混合溶液中硅酸酯的体积百分比为O.1%1.5%，氨水的体积百分比为0.04%2%，环己烷聚乙二醇辛基苯基醚正辛醇的体积比为4:1:(0.81)。全文摘要本发明属于纳米生物
技术领域：
，具体为一种对悬浮阵列中微球进行编码的方法。其步骤为对待编码的微球表面进行多孔化处理及功能化修饰；在微乳液体系中，硅包被水溶性量子点，形成QDs/Si核壳型纳米颗粒，然后对经过处理的微球进行编码，得到QDs/Si编码微球；将QDs/Si编码微球与生物分子连接得到QDs/Si编码微球探针，并将之用于生物分析。本发明通过利用QDs/Si核壳型纳米颗粒对悬浮阵列中微球的编码，提高了量子点编码微球的抗光漂白性和稳定性。本发明方法简单，易行，能有效地避免微球中量子点的泄漏，提高量子点编码的稳定性和编码信号的精确性，有助于高通量药物筛选系统的实现。文档编号G01N33/50GK101644705SQ200910306758公开日2010年2月10日申请日期2009年9月9日优先权日2009年9月9日发明者朱晓霞,李永强,王建浩,赵元弟申请人:华中科技大学