基于無機(jī)-聚合物復(fù)合微球的液相懸浮式生物芯片體系的構(gòu)建及應(yīng)用.pdf

1、聚合物微球具有比表面積大、粒徑形貌可控、表面可靈活修飾多種官能團(tuán)等特點(diǎn)，是一種十分適合生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的載體。無機(jī)納米顆粒作為納米材料的重要組成部分，由于其特殊的尺寸效應(yīng)而具有獨(dú)特的功能性。因此，將無機(jī)納米顆粒與聚合物微球相結(jié)合所形成的新型復(fù)合微球能夠兼具兩者的特性，從而在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。這其中，基于熒光編碼微球的液相懸浮式生物芯片，作為一項(xiàng)新興生物檢測(cè)技術(shù)，因其高通量，多元化等特點(diǎn)而受到廣泛關(guān)注。本文的工作主要圍繞著基于無

2、機(jī)/聚合物復(fù)合微球的液相懸浮式生物芯片體系的構(gòu)建及應(yīng)用進(jìn)行相關(guān)研究，具體開展了以下工作。
　　 (1)將傳統(tǒng)的分散聚合法、種子聚合法、乳液溶劑揮發(fā)法與新技術(shù)膜乳化法相結(jié)合，可控地制備了具有不同結(jié)構(gòu)形貌的單分散表面羧基化聚合物微球。首先以分散聚合制備的單分散聚苯乙烯微球作為種子，利用種子聚合法制備出了單分散聚（苯乙烯-二乙烯基苯-甲基丙烯酸）多孔微球。微球的孔結(jié)構(gòu)與粒徑可由種子微球的性質(zhì)和交聯(lián)劑濃度來進(jìn)行控制，且?guī)в衼碜杂诩谆?/p>

3、酸的羧基。之后又利用膜乳化-乳液溶劑揮發(fā)法制備了無孔的聚（苯乙烯-馬來酸酐）共聚物微球。在合適的膜乳化條件下，微球單分散性良好且粒徑大小可由膜孔徑來進(jìn)行控制，通過對(duì)微球進(jìn)行表面酸催化水解改性則可使微球表面帶有羧基官能團(tuán)。最后又以膜乳化-乳液溶劑揮發(fā)法制備出的單分散聚苯乙烯微球作為種子，利用種子聚合法制備了單分散表面羧基化的聚（苯乙烯-二乙烯基苯-甲基丙烯酸）中空微球，并通過調(diào)節(jié)種子微球的分子量實(shí)現(xiàn)了對(duì)中空微球的形貌控制。
　　

4、(2)根據(jù)制備聚合物微球的方法機(jī)理以及所得微球的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，我們采用不同方法進(jìn)行無機(jī)納米顆粒/聚合物復(fù)合微球的制備。首先利用所制備的單分散聚（苯乙烯-二乙烯基苯-甲基丙烯酸）微球的多孔結(jié)構(gòu)，在以往溶脹法滲透包埋的原理基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了以微球內(nèi)外高量子點(diǎn)濃度差為主要驅(qū)動(dòng)力的溶脹揮發(fā)法來進(jìn)行量子點(diǎn)復(fù)合熒光微球的制備。此方法相對(duì)傳統(tǒng)溶脹法在對(duì)量子點(diǎn)的包埋和保護(hù)上具有更好效果，并可通過調(diào)節(jié)溶脹溶液中量子點(diǎn)的種類與濃度使微球具有不同的熒光發(fā)射光譜。在此

5、基礎(chǔ)上，以一步制備無機(jī)/聚合物復(fù)合微球?yàn)樵O(shè)計(jì)思想，我們又將膜乳化技術(shù)引入復(fù)合微球的制備。與溶脹揮發(fā)法相比，其所制備的量子點(diǎn)復(fù)合熒光微球具有更好的熒光時(shí)間穩(wěn)定性，能夠在不同溫度和pH值環(huán)境中保持良好的熒光性能，并可通過簡(jiǎn)單地調(diào)節(jié)分散相中量子點(diǎn)的種類與濃度使微球具有多樣的熒光發(fā)射光譜。最后，鑒于膜乳化-乳液溶劑揮發(fā)法的方法優(yōu)勢(shì)，我們還進(jìn)一步通過在分散相中同時(shí)加入Fe3O4磁性納米顆粒與量子點(diǎn)，制備了具有磁性和熒光雙功能特性的復(fù)合微球。

6、>　　 (3)基于自制的量子點(diǎn)復(fù)合熒光微球，我們初步構(gòu)建了一個(gè)以流式細(xì)胞儀作為檢測(cè)平臺(tái)的液相懸浮式生物芯片檢測(cè)體系。首先創(chuàng)新性地引入與微球尺寸相關(guān)的前向散射(FS)信號(hào)，結(jié)合微球在FL1和FL4兩個(gè)波段熒光檢測(cè)通道中的熒光信號(hào)，建立起了具有30個(gè)編碼的三維微球編碼庫(kù)。之后，以乙肝病毒的五種抗原/抗體作為檢測(cè)對(duì)象，利用流式細(xì)胞儀進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)以及乙肝病毒的免疫檢測(cè)。通過對(duì)乙肝病毒五種血清標(biāo)記物所進(jìn)行的單因子免疫檢測(cè)，交叉反應(yīng)檢測(cè)以

7、及多因子免疫檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，我們成功獲得了多條具有良好特異性與靈敏度的檢測(cè)信號(hào)-檢測(cè)目標(biāo)物濃度相關(guān)曲線。以此為基礎(chǔ)，我們還對(duì)人血清樣品進(jìn)行了測(cè)試，并與商用臨床診斷技術(shù)進(jìn)行了比較。最終我們從結(jié)果上驗(yàn)證了自制液相懸浮式生物芯片體系在生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)上的可行性和有效性。此外，我們還利用自制磁性熒光微球成功地對(duì)乙肝病毒HBsAg分子進(jìn)行了特異性磁分離，從而進(jìn)一步提高了自制復(fù)合微球在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的潛在應(yīng)用價(jià)值。
　　 在綜上全文三大部分的研究中，我

8、們?cè)谌缦路矫娴玫搅诵路f的研究結(jié)果:1）在量子點(diǎn)復(fù)合熒光微球的制備中，提出了一種溶脹-揮發(fā)法來提高所得微球的熒光性能，并通過該方法與傳統(tǒng)溶脹法的比較證實(shí)了其在制備量子點(diǎn)復(fù)合熒光微球中的優(yōu)勢(shì)。2）將SPG膜乳化法用于無機(jī)納米顆粒/聚合物復(fù)合微球的制備。該方法條件溫和、制備效率高的特點(diǎn)使其在量子點(diǎn)復(fù)合熒光微球的制備中具有突出優(yōu)勢(shì)，所得微球尺度均一可控、熒光性能優(yōu)異。3）在量子點(diǎn)復(fù)合微球編碼庫(kù)的建立中，基于流式細(xì)胞儀檢測(cè)平臺(tái)，利用膜乳化法在微球