磷光报告物制造技术

在一些实施方式中，本发明专利技术涉及包含磷光报告物的物质的新组合物。在一些实施方式中，本发明专利技术的磷光报告物包括铝酸锶。在一些实施方式中，用铕和镝掺杂铝酸锶(SrAl2O4：Eu2+，Dy3+)。本发明专利技术的其他实施方式涉及制备前述磷光报告物的方法。在一些实施方式中，该方法包括通过湿研磨和沉降的组合减小磷光粉末的尺寸。在其他实施方式中，本发明专利技术涉及在各种装置中，如诊断装置中检测磷光报告物的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】关于联邦资助研究/开发的声明本专利技术是在政府支持下由国家卫生研究院授予的基金号U54AI057156资助完成。政府对本专利技术拥有某些权利。相关申请的交叉引用本申请要求2013年8月19日向美国专利商标局提交的美国临时专利申请号61/867,263的优先权，其全部内容通过引用纳入本文。背景已经使用各种测试和检测方法来特异性检测不同应用中的多种类型的分析物，如医学诊断、食品安全和质量保证、以及环境监测。现有的利用分析报告物的方法和系统在低资源设置中的成本、效率、灵敏度、通用性和可配置性方面存在多种限制。因此，需要更有效的技术和传感方法来克服这些限制。专利技术概述在一些实施方式中，本专利技术涉及包含磷光报告物的物质的新组合物。在一些实施方式中，磷光报告物是小磷光颗粒，如无机磷光体。在一些实施方式中，无机磷光体具有超过10微秒，并优选超过1分钟的发光寿命。在一些实施方式中，无机磷光体具有足够长的寿命使得可用合适激发波长的光源简短地激发颗粒，然后以足够高的强度以比激发源更长的波长发光，并在激发后持续足够长的时间用于时间分辨发光测量或成像。在一些实施方式中，本专利技术的磷光报告物包括铝酸锶。在一些实施方式中，铝酸锶掺杂铕和镝(SrAl2O4：Eu2+，Dy3+)或一种或多种稀土金属的组合，优选镧系。在一些实施方式中，本专利技术的磷光报告物包括通过在无机基质材料(inorganichostmaterial)中合适地掺杂稀土或过渡金属产生的无机磷光体。在一些实施方式中，无机基质材料可包括，但不限于，硫化锌、硫化钙、碱土金属硅酸盐(例如，硅酸铍、硅酸钙、硅酸镁和硅酸钡)、碱土金属铝酸盐(例如，铝酸钙、铝酸镁、铝酸铍和铝酸钡镁)、钛酸盐(例如，钛酸钙、钛酸镁、和钛酸铅)，及其组合。在一些实施方式中，本专利技术的磷光报告物可包括掺杂金属以改变电子结构，生成磷光的无机金属氧化物基质材料。在一些实施方式中，可用阻隔物或壳，如硅基壳(例如，氧化硅、二氧化硅、硅酸盐或有机官能硅烷)，氧化铝，其他无机金属氧化物，高度交联的聚合物网络，及其组合来被覆或包封磷光报告物。在一些实施方式中，覆层或包封可有助于防止由与周围环境中的水或化学物，或化合物的反应导致的磷光芯的发光性质的损失或降解。在一些实施方式中，可通过法或法的修改形式来进行被覆或包封。在一些实施方式中，可用水溶性部分，如聚乙二醇或亲水性聚合物被覆或功能化本专利技术的磷光报告物以使得所述报告物易于在水或水性溶液中分散。在一些实施方式中，可用降低分析试验或测试中的非特异性结合的部分被覆或功能化磷光报告物。在一些实施方式中，可用分子识别元件，如抗体或适体来修饰本专利技术的磷光报告物。在一些实施方式中，分子识别元件可共价连接至磷光报告物。在一些实施方式中，分子识别元件可非共价连接至磷光报告物，如通过物理吸附。在一些实施方式中，本专利技术的磷光报告物可与接头相联，如三乙氧基甲硅烷基丁醛(TESBA)、聚乙二醇(PEG)、(3-氨丙基)三乙氧基硅烷(APTES)、烷烃等。在一些实施方式中，与二氧化硅表面结合并且也具有与其他分子偶联的官能基团的反应性硅烷接头可附于磷光报告物的表面。在一些实施方式中，市售的带有用于与蛋白质偶联的反应性官能基团的三烷氧基硅烷聚乙二醇分子可直接连接至磷光报告物的无机二氧化硅或氧化铝表面。在一些实施方式中，可在用水溶性部分被覆磷光报告物之前、期间或之后将接头偶联至磷光报告物。例如，在一些实施方式中，磷光报告物可用反应性硅烷被覆，并随后用聚乙二醇偶联。在一些实施方式中，可用其表面上的各种官能团官能化磷光报告物。示例性的官能团包括，但不限于，胺基、羧基、醛、酮、羟基、硫醇、酰肼、酸酐、烯烃、炔烃、叠氮化物，及其组合。在更具体的实施方式中，官能化的磷光报告物可直接偶联至通过用高碘酸盐氧化抗体Fc部分上的多糖在抗体上产生的醛。在其他实施方式中，特异性结合抗体的Fc部分的蛋白A或其他蛋白质可连接至磷光报告物的表面，并然后用于以定向的方式结合抗体，以改善磷光报告物的结合效率。在一些实施方式中，磷光报告物可以是颗粒的形式。在一些实施方式中，颗粒的尺寸范围是约1000nm、600nm、400nm、300nm、200nm、100nm或50nm。本专利技术的其他实施方式涉及制备前述磷光报告物的方法。在一些实施方式中，该方法包括，通过湿研磨和沉降联用来减小无机磷光粉末的尺寸。例如，在一些实施方式中，用球磨机或罐磨机进行湿研磨。然后，将干燥无机磷光粉末分散在液体中，并在研磨介质(例如，由坚硬、致密材料如氧化锆组成的研磨介质)存在下放置在陶瓷、金属或塑料研磨罐中并研磨。在一些实施方式中，在有机溶剂如乙酸乙酯、甲苯、环己烷、环戊烷、癸烷及其组合存在下进行湿研磨。在一些实施方式中，有机溶剂是疏水性的并且具有低吸湿性。在一些实施方式中，有机溶剂并不影响无机材料的发光。在一些实施方式中，在醇，如乙醇、异丙醇、丁醇或其组合存在下进行湿研磨。在其他实施方式中，可使用替代性研磨技术和设备来减小无机磷光粉末的平均粒度。在一些实施方式中，这类技术包括，但不限于，冷冻研磨、振动研磨、珠磨、干燥研磨、磨擦研磨、喷射研磨、磨碎及其组合。在一些实施方式中，可使用除沉降以外的分级分离(fractionation)技术(例如，筛分、场流分级分离、切向流分离)来分离更窄的粒度分布。在一些实施方式中，本专利技术涉及一种用于检测样品内至少一种分析物的方法。这种方法包括提供磷光报告物的步骤。在一些实施方式中，该方法还包括将磷光报告物与样品接触。在一些实施方式中，该方法包括检测磷光报告物的发光信号的步骤。在一些实施方式中，该方法包括确定分析物存在并基于检测到的发光信号对分析物进行定量的步骤。在一些实施方式中，本专利技术涉及一种用于体外检测样品内至少一种分析物的方法。这种方法包括提供磷光报告物的步骤。在一些实施方式中，该方法还包括将磷光报告物加载到多孔材料中。在一些实施方式中，该方法包括将样品与加载了磷光报告物的多孔材料接触。在一些实施方式中，该方法包括使样品和磷光报告物流动通过多孔膜。在一些实施方式中，该方法包括检测膜上的发光区域或发光的缺失，以指示存在或缺少至少一种分析物。在一些实施方式中，本专利技术涉及一种用于体外检测样品内至少一种分析物的方法。这种方法包括以下步骤：提供磷光报告物；并提供固定在表面上的至少一种第一分子识别元件，其中固定的分子识别元件能够结合至至少一种分析物。在一些实施方式中，该方法还包括将样品与表面接触以允许至少一种分析物结合分子识别元件，以固定分析物。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磷光报告物，所述报告物包含：至少一种无机磷光颗粒；包封所述至少一种无机磷光颗粒的壳；和设置在所述壳上的至少一种分子识别部分，其中所述无机磷光颗粒形成所述磷光报告物的芯。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.19 US 61/867,2631.一种磷光报告物，所述报告物包含：
至少一种无机磷光颗粒；
包封所述至少一种无机磷光颗粒的壳；和
设置在所述壳上的至少一种分子识别部分，其中所述无机磷光颗粒形成所述磷光报告
物的芯。
2.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述磷光报告物通过所述至少一种分
子识别部分结合至目标分析物以生成发光信号。
3.如权利要求2所述的磷光报告物，其特征在于，通过所述至少一种无机磷光颗粒的激
发来检测所述发光信号。
4.如权利要求3所述的磷光报告物，其特征在于，通过电磁光谱的紫外光、或可见光、或
其他光子来实现所述至少一种无机磷光颗粒的激发。
5.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述至少一种无机磷光颗粒具有范围
为约10微秒至约1小时的发光寿命。
6.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述至少一种无机磷光颗粒包含掺杂
至少一种稀土金属或至少一种过渡金属的无机基质材料。
7.如权利要求6所述的磷光报告物，其特征在于，所述至少一种无机基质材料是硫化
锌、或硫化钙、或碱土金属硅酸盐、或碱土金属铝酸盐、或钛酸盐。
8.如权利要求7所述的磷光报告物，其特征在于，所述碱土金属硅酸盐选自下组：硅酸
铍、硅酸钙、硅酸镁、和硅酸钡。
9.如权利要求7所述的磷光报告物，其特征在于，所述碱土金属铝酸盐选自下组：铝酸
锶、铝酸钙、铝酸镁、铝酸铍、和铝酸钡镁。
10.如权利要求7所述的磷光报告物，其特征在于，所述钛酸盐选自下组：钛酸钙、钛酸
镁、和钛酸铅。
11.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述至少一种无机磷光颗粒包含铝
酸锶。
12.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述至少一种无机磷光颗粒包含掺
杂至少一种稀土金属的铝酸锶。
13.如权利要求12所述的磷光报告物，其特征在于，所述至少一种稀土金属包括铕、或
镝、或镧系或其组合。
14.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述至少一种无机磷光颗粒包括掺
杂金属的无机金属氧化物基质材料。
15.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述包封所述至少一种无机磷光颗
粒的壳包含硅基覆层。
16.如权利要求15所述的磷光报告物，其特征在于，所述硅基覆层选自下组：氧化硅、二
氧化硅、硅酸盐和有机官能硅烷。
17.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述包封所述至少一种无机磷光颗
粒的壳包含亲水性聚合物。
18.如权利要求17所述的磷光报告物，其特征在于，所述亲水性聚合物是聚乙二醇。
19.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述分子识别部分包括抗体、或抗体
片段、或抗原、或核酸、或肽、或适体。
20.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述分子识别部分包括设置在所述
包封所述至少一种无机磷光颗粒的壳上的接头。
21.如权利要求20所述的磷光报告物，其特征在于，所述接头选自下组：三乙氧基甲硅
烷基丁醛(TESBA)、聚乙二醇(PEG)、同双官能聚乙二醇、异双官能聚乙二醇、(3-氨丙基)三
乙氧基硅烷(APTES)，和三烷氧基硅烷。
22.如权利要求20所述的磷光报告物，其特征在于，所述接头还包括用于偶合至目标分
析物的至少一个官能团。
23.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述分子识别部分包含直接设置在
所述壳上的官能团。
24.如权利要求23所述的磷光报告物，其特征在于，所述官能团选自下组：胺基、羧基、
醛、酮、羟基、硫醇、和酰肼、酸酐、炔烃，和叠氮化物。
25.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述至少一种无机磷光颗粒是纳米
颗粒。
26.如权利要求1所述的磷光报告物，其特征在于，所述磷光报告物的尺寸为约10nm到
约1000nm。
27.一种制备磷光报告物的方法，所述方法包括：
制备无机磷光颗粒；
将所述无机磷光颗粒包封在壳中；并且
将至少一种分子识别部分设置在所述壳上，其中所述无机磷光颗粒形成所述磷光报告
物的芯。
28.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述制备无机磷光颗粒的步骤包括无机磷
光粉末的尺寸减小。
29.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述尺寸减小包括湿研磨、或冷冻研磨、或
振动研磨、或珠研磨、或干燥研磨、或磨碎研磨、或喷射研磨、或碾磨、或其组合。
30.如权利要求28所述的方法，其特征在于，所述尺寸减小通过湿研磨和分级分离进
行。
31.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述磷光报告物的尺寸为约10nm到约
1000nm。
32.如权利要求30所述的方法，其特征在于，在有机溶剂或醇存在下进行所述湿研磨。
33.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述有机溶剂选自下组：乙酸乙酯、甲苯、
环己烷、环戊烷和癸烷。
34.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述无机磷光颗粒具有超过10微秒的发光
寿命。
35.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述无机磷光颗粒具有超过1小时的发光
寿命。
36.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述无机磷光颗粒包含掺杂至少一种稀土
金属或至少一种过渡金属的无机基质材料。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述无机基质材料包括硫化锌、硫化钙、碱
土金属硅酸盐、碱土金属铝酸盐、或钛酸盐。
38.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述无机磷光颗粒包含铝酸锶。
39.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述无机磷光颗粒包含掺杂至少一种稀土
金属的铝酸锶。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述至少一种稀土金属包括铕、或镝、或镧
系或其组合。
41.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述无机磷光颗粒包括掺杂金属的无机金
属氧化物基质材料。
42.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述包封所述无机磷光颗粒的步骤使用
法或法的修改形式。
43.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述包封所述无机磷光颗粒的壳包括硅基
覆层。
44.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述硅基覆层包括氧化硅、二氧化硅、硅酸
盐、或有机官能硅烷。
45.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述包封所述无机磷光颗粒的壳包括亲水
性聚合物。
46.如权利要求45所述的方法，其特征在于，所述亲水性聚合物是聚乙二醇。
47.如权利要求27所述的方法，其特征在于，在所述包封步骤之前、期间或之后进行设
置分子识别部分的步骤。
48.如权利要求27所述的方法，其特征在于，通过物理吸附或通过共价连接来进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·威尔逊，A·帕特森，
申请(专利权)人：休斯敦大学系统，
类型：发明
国别省市：美国;US