金属增强荧光信号的编码微球及其制备方法和应用技术

金属增强荧光信号的编码微球及其制备方法，涉及一种可以作为高通量多元蛋白质、基因分析或药物筛选等的编码悬浮载体，其特征在于在磁编码载体微球外面包覆金属纳米结构，这些金属纳米结构能够产生局域表面等离子体，并使局域表面等离子体共振吸收峰的位置与待检测荧光染料的发射光谱的位置重叠，从而增强荧光的信号，提高检测灵敏度。

Coded microsphere of metal enhanced fluorescent signal, preparation method and application thereof

Metal enhanced fluorescence signal encoding microsphere and a preparation method thereof, and relates to a high-throughput protein, can be used as a multivariate analysis of gene or drug screening encoding suspended carrier, which is characterized in that the coated metal nano structure on the outside magnetic vector encoding microspheres, these metal nanostructures can produce localized surface plasmon, and localized surface plasmon resonance absorption the position of the peak and the emission spectra of fluorescent dye detection position overlap, thereby enhancing the fluorescence signal, improve the sensitivity of detection.

【技术实现步骤摘要】
金属增强荧光信号的编码微球及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种利用在磁编码载体微球外面包覆金属纳米结构并产生局域表面等离子体，利用局域表面等离子共振效应增强荧光信号的编码微球及其制备方法。
技术介绍
随着生物医学的迅速发展，在疾病检测、药物发现等领域都需要进行高通量的生物分析。虽然平面芯片技术被广泛的应用在高通量分析中，他们在反应速度上有一定限制，在可重复性和可靠性上有一定局限性。悬浮阵列是另外一项替代策略，探针分子载体则可以自由散布到反应体系中，不受空间位置的限制。对于悬浮阵列，主要有两个关键问题。一个是需要对流动载体进行编码。近年来各种新型的编码载体相继出现并得到了广泛应用。其中聚合物微球作为一种固相载体具有显著的优势，比如比表面积大、可以通过搅拌等辅助手段加快反应速度、表面结合的分子在反应后可以从溶液分离出来等等。此外，目标分子的分析是悬浮载体技术中另一个重要部分,通常通过标记在生物分子上的标记物质来检测。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种载体微球的荧光信号增强方式及其制备方法，这种聚合物编码微球直径在10μm～1000μm之间，可以作为高通量、高灵敏度生物分析的载体，制备方法简单高效。技术方案：一种金属增强荧光信号的编码微球，为壳核结构，内核为磁性纳米结构，外面包裹一层聚合物外壳，在聚合物外壳上分布颗粒状或岛状的金属纳米结构；所述的金属纳米结构产生局域表面等离子体，且局域表面等离子体共振吸收峰的位置与待检测荧光染料发射光谱的位置重叠，从而使荧光信号得到增强。所述的金属包括金、银、铂中任一种。所述的金属纳米结构尺寸为30nm～300nm，金属纳米结构的间距为5nm～40nm。所述的聚合物包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸羟乙基酯、聚丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇、聚(N-异丙基丙烯酰胺)中的一种或多种混合物。所述的磁性纳米结构包括四氧化三铁、氧化铁或其复合物。所述的编码微球直径在10μm～1000μm之间，偏差在5％以内；制备所述的金属增强荧光信号的编码微球的方法，先采用协流式微控法制备聚合物包裹磁性纳米结构得到磁编码载体微球，再在载体微球上负载金属纳米结构，具体步骤为：(1)用氨基硅烷修饰制备好的磁编码载体微球；(2)再接贵金属纳米种子：将第一步得到的修饰后的磁编码载体微球放入贵金属的酸性溶解液中，通过加热或还原剂进行还原并吸附金种，在磁编码载体微球表面得到贵金属纳米种子；(3)最后将贵金属的酸性溶解液与弱还原剂再次反应，最终在磁编码载体微球表面生成相互之间有间隙的金属纳米结构并产生局域表面等离子体。所述的还原剂包括氨水、硼氢化钠、柠檬酸三钠中的任意一种。所述的弱还原剂包括羟胺、L-抗坏血酸、对苯二酚、临苯三酚、1,2,4-苯三酚中的任意一种。所述的金属增强荧光信号的编码微球在核酸、蛋白、细胞的检测分析中的应用。有益效果：本专利技术的金属增强荧光编码微球是通过表面的贵金属纳米结构产生局域表面等离子体，这些局域表面等离子体的共振吸收峰的位置与待检测荧光染料的吸收光谱重叠，从而增强荧光的信号，提高检测灵敏度。本专利技术的编码载体微球是将磁性纳米结构包裹在聚合物微球内部，通过包裹磁性纳米结构的量的不同进而获得以磁含量作为特征编码的载体微球。本专利技术的金属增强荧光信号的编码微球具有编码、译码简单、成本低、制作方便，检测灵敏度高等优点，可以应用于核酸、蛋白、细胞等多元生物分析领域。附图说明图1是本专利技术编码载体微球的剖面示意图。其中，1代表颗粒或岛状金属纳米结构，2代表包裹有磁性纳米结构的聚合物内核。图2是本专利技术编码载体微球的正面示意图。其中，1表颗粒或岛状金属纳米结构，3代表金属纳米结构的间隙。图3是编码微球装置示意图。其中，4代表液滴生成装置的入口A，5代表液滴生成装置的入口B，6代表液滴生成装置的出口。图4是编码微球检测装置示意图其中，7代表编码微球的入口，8代表恒定均匀磁场的发生器，9代表磁含量较多的微球，10代表磁含量较少的微球，11代表磁含量更少的微球。图5是局域表面等离子体的共振吸收峰与荧光染料发射光谱关系示意图(以荧光染料Cy5和IR800为例)。其中，横坐标代表波长，纵坐标代表吸光度，12代表局域表面等离子体的共振吸收峰，13代表Cy5的发射光谱，14代表IR800的发射光谱。图6是对于荧光染料IR800来说，以金纳米结构作为表面等离子体，不同反应浓度情况下荧光增强效果的示意图。其中，横坐标代表不同共振吸收的编码载体，纵坐标代表荧光强度，15代表接金种浓度为300μM，长金浓度为400μM体的载体微球，16代表接金种浓度为200μM，长金浓度为400μM体的载体微球，17代表接金种浓度为300μM，长金浓度为300μM体的载体微球，18代表未修饰表面等离子体的载体微球。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。本专利技术实施例提供如下技术方案：如图1所示，在一个实施例中，提供一种金属增强荧光信号的编码微球，编码微球的内核为包裹有磁性纳米结构的聚合物微球，外壳为颗粒或岛状的金属纳米结构。以磁性纳米结构的含量作为载体的编码，以局域表面等离子共振效应增强标记生物分子的荧光信号。优选的，所述的载体微球直径在10μm～1000μm之间，偏差在5％以内；优选的，所述的金属增强荧光信号中金属纳米结构尺寸为30nm～300nm，金属纳米结构的间距为5nm～40nm优选的，所述的磁编码载体微球为将磁性纳米结构包裹在聚合物微球内部，通过包裹磁性纳米结构的量不同获得以磁含量作为特征编码的载体微球；优选的，所述载体微球表面金属纳米结构的局域表面等离子共振波长与荧光染料分子的吸收带或发射带一致时荧光得到增强；优选的，载体微球的金属纳米岛结构长径为100～300nm左右，宽度和间隙在10～30nm之间时，该载体对荧光染料IR800的荧光信号增强10倍以上。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种制备所述金属增强荧光信号的编码微球的方法，先采用协流式微控法制备聚合物包裹磁性纳米结构得到磁编码载体微球，再在载体微球上负载金属纳米结构，具体步骤为：(1)用氨基硅烷修饰制备好的磁编码微球；(2)通过两步法(①接贵金属纳米种子；②纳米种子生长)，首先将贵金属的酸性溶解液，如氯金酸(HAuCl4)、氯铂酸(H2PtCl6)、硝酸银(AgNO3)等通过加热或还原剂如氨水(NH3·H2O)，硼氢化钠(NaBH4)，柠檬酸三钠等进行还原并吸附金种；(3)用硼氢化钠(NaBH4)还原金属纳米颗粒的种子；(4)然后将贵金属的酸性溶解液，如氯金酸(HAuCl4)、氯铂酸(H2PtCl6)、硝酸银(AgNO3)等与弱还原剂如羟胺(NH2OH)、L-抗坏血酸、苯酚(如对苯二酚、临苯三酚、1,2,4-苯三酚等)等再次反应，生成相互之间有间隙的金属纳米粒并产生局域表面等离子体。采用协流式微控法制备聚合物包裹磁性纳米结构得到磁编码载体微球的方法参考申请号2016103480989，专利技术名称为一种磁含量编码的聚合物载体微球及其制备方法具体实施方式和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属增强荧光信号的编码微球，其特征在于，为壳核结构，内核为磁性纳米结构，外面包裹一层聚合物外壳，在聚合物外壳上分布颗粒状或岛状的金属纳米结构；所述的金属纳米结构产生局域表面等离子体，局域表面等离子体在近红外区域发生共振吸收，当共振吸收峰的位置与荧光染料的发射光谱的位置发生重叠时实现荧光增强。

【技术特征摘要】
1.一种金属增强荧光信号的编码微球，其特征在于，为壳核结构，内核为磁性纳米结构，外面包裹一层聚合物外壳，在聚合物外壳上分布颗粒状或岛状的金属纳米结构；所述的金属纳米结构产生局域表面等离子体，局域表面等离子体在近红外区域发生共振吸收，当共振吸收峰的位置与荧光染料的发射光谱的位置发生重叠时实现荧光增强。2.根据权利要求1所述的金属增强荧光信号的编码微球，其特征在于，所述的金属包括金、银、铂中任一种。3.根据权利要求1所述的金属增强荧光信号的编码微球，其特征在于，所述的金属纳米结构尺寸为30nm～300nm，金属纳米结构的间距为5nm～40nm。4.根据权利要求1所述的金属增强荧光信号的编码微球，其特征在于，所述的聚合物包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸羟乙基酯、聚丙烯酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇、聚(N-异丙基丙烯酰胺)中的一种或多种混合物。5.根据权利要求1所述的金属增强荧光信号的编码微球，其特征在于，所述的磁性纳米结构包括四氧化三铁、氧化铁或其复合物。6.根据权利要求1所述的金属增强荧光信号的编码微球，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢卓颖，盛滔，陈姗，赵远锦，顾忠泽，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32