证实流体运动的方法技术

介绍了用半导体纳米晶体确定流体的运动、稀释和清除过程并对其进行量化。还介绍了用半导体纳米晶体对溶解在液体中的固体材料进行监测并量化的方法。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及用荧光示踪剂确定、分析并量化流体的运动、稀释和清除过程。具体说来，本专利技术涉及用量子尺寸的微粒确定、分析并量化流体的运动、稀释和清除过程。本专利技术还涉及对溶解在液体中的固体材料进行监测并量化的方法。
技术介绍
量子尺寸微粒是指直径在约0.1-50nm范围内的微粒，也称量子点或纳米晶体。它们以其发光性质而著称，这种性质来自它们的小尺寸、大表面积和光电子性质。发光纳米晶体可用作探测标记物，用于低聚核苷标签、组织成像染色、蛋白质表达探针等，并用来探测体外和体内生物分子。流体的转移一般借助有机染料确定，或者借助测定流体通过注射器的流动过程来确定。利用有机染料的一个缺点是，长时间和/或反复受激发光辐照，会削弱荧光强度。这种变暗(称作光漂白)的程度取决于激发光的强度和辐照的时间。此外，染料向非荧光物质的转化是不可逆的。而且，染料的降解产物是有机化合物，它可能干扰被检测物的组成。还有，有机染料浓度较高时，它们自身要吸收荧光，这限制了它们的动力学线性范围。有机染料的另一个缺陷是不同染料之间存在波谱重叠。这部分是因为有机染料具有较宽的发射光谱，它们的光谱在靠近拖尾区重叠。此外，低分子量染料可能不适合某些应用，因为它们无法提供足够亮的荧光信号。理想的荧光标记物应当满足许多要求，包括(1)高荧光强度(便于检测少量目标物)；(2)吸收波谱和荧光波谱之间至少相隔50nm；(3)能溶于待检测组合物；(4)在高温等苛刻条件下稳定；(5)具有对称发射线形，这样便于分析；(6)能够均匀分散在待测组合物中；(7)适合自动分析；(8)固有动力范围大，自猝灭可能性小；(9)与组成受监测流体的活性成分不发生化学反应。标准有机荧光染料在化学性质上的差异使多样品的平行测定非常不切实际，因为在荧光标记的各种应用中，所用每种染料可能涉及不同的化学反应。此外，标准有机荧光染料在化学性质上的差异使多样品平行测定不切实际，因为在荧光标记的各种应用中，所用每种染料可能涉及不同的化学反应。此外，有机荧光染料的使用还受到化学和物理方面的限制。其中一种限制是不同颜色染料的激发波长不同。结果是，同时使用两个或多个激发波长不同的荧光标记物需要多个激发光源。这种要求增加了使用多种荧光染料的方法的成本和复杂性。而且，有机染料即使在中等浓度下仍会猝灭荧光，引起明显的非线性稀释效应。测定流体流过注射器方法的缺陷是，该方法不能证实流体是否真的送进了所需装置或接收器。因此，本领域需要一种荧光标记物，它能满足上述标准，用于一种或多种流体转移的系统中，并且能够证实流体加入了反应容器等，并对其加以量化。专利技术概述本专利技术的一个目标是克服原有技术中的缺陷。发光半导体纳米晶体与传统有机染料相比有几个优点。半导体纳米晶体一般比可比较的有机染料具有更大的吸收截面，更高的量子产率，更好的化学和光化学稳定性，更窄、更对称的发射光谱。此外，其吸收性质和发射性质随着粒径和组成变化，因而可系统地进行调节。最后，半导体纳米晶体可独立用来测定发生转移或受到稀释的流体的量，并且具有一定的置信度。制备半导体纳米晶体的各种方法已经有许多报道。这些方法包括逆胶束合成、延缓沉积(arrested precipitation)、气溶胶过程、釜中搅拌(pot-stirring)过程和溶胶凝胶过程。有人报道过用施加涂层或外壳的方法控制纳米晶体的性质，特别是在国际专利公开WO 99/26299(PCT/US98/23984)“Highly LuminescentColor-Selective Materials”，申请人是Massachusetts Institute of Technology，公开于1999年5月27日，在此引为参考。例如，施加一种无机外壳可提高纳米晶体的量子产率以及其化学稳定性和光稳定性。施加外壳的技术有搅拌技术，类似于用来制备芯子的技术。与芯子的直径相似，外壳的厚度影响成品的性质，厚度可随着系统参数变化，这些参数跟影响芯子的参数相同。在搅拌釜系统中控制这些参数的难度带来了控制成品性质和质量的难度。本专利技术还基于这样的发现，即半导体纳米晶体可在许多生物和化学应用中用作可靠、敏感的可探测标记物。所制备的半导体纳米晶体(也称作量子点和QdotTM纳米晶体)可具有特征光谱发射。这些光谱发射可通过改变微粒的粒径、粒径分布和/或组成来调节到所需能量。举例来说，半导体纳米晶体的位置可通过用能源辐照样品来确定，所述能源如激发光源。半导体纳米晶体能发射可用光谱学方法观察和测定的特征发射光谱。大量半导体纳米晶体的发射光谱经过调节后，线宽可达到25-30nm这样窄，具体取决于这些半导体纳米晶体的粒径分布的不均匀程度。因此，用半导体纳米晶体允许在单次应用中检测一个或多个不同的生物或化学片段并加以量化。可调性、窄线宽和对称发射光谱组合起来，为尺寸不同的纳米晶体提供了高分辨率，例如同一个系统中的一批具有多个不同粒径分布的单分散半导体纳米晶体，并能用来同时检测许多化学或生物组分并/或加以量化。此外，纳米晶体的激发波长范围宽，且比所有可能得到的半导体纳米晶体的发射波长具有更高的能量。这样就可以利用单能量源，如光照(通常采用紫外线或蓝光)，同时有效激发一个系统中发射光谱不同的所有半导体纳米晶体。半导体纳米晶体还比传统有机荧光染料更稳定，对光漂白有更好的抵抗力。纳米晶体更高的稳定性还能减轻待检测系统中因有机染料降解产物发生的污染问题。因此，本专利技术提供了一种有价值的独特方法，可用来监测化学或生物系统中混合在一起的各种组分的加入情况并/或进行量化。本专利技术还涉及对溶解在液体中的固体材料进行监测并量化的方法。许多化学和生物材料在进行纯化时，需要形成溶液或溶解在各种有机溶剂中。通过对这些溶液进行一系列操作，例如层析、电泳分离、洗提、透析等，可以将目标组分从污染物中分离出来，成为溶液中的提纯物质。化学惰性半导体纳米晶体可以已知浓度均匀分散在提纯流体中。冻干后，半导体纳米晶体依旧均匀分散在固体产物中，加入固体形成第二种组合物后，可用它作为跟踪该固体的量的示踪剂。这特别适用于常常为冻干材料(由于稳定性的原因)制定基准物，当制备原始储备溶液和制备后面的稀释液时，还能改进精度。本专利技术一方面提供了证实流体从第一组合物转移到第二组合物中的方法，该方法包括提供含有第一流体的第一组合物；提供含有第二流体的第二组合物，其中所述第二组合物包含预定量均匀分散的发光半导体纳米晶体，这种晶体受激发后能发射波段较窄的电磁辐射；将所有或部分所述第二组合物转移到所述第一组合物中，形成第三组合物；用能够激发所述发光半导体纳米晶体的能量辐照所述第三组合物；检测从所述第三组合物中的所述发光半导体纳米晶体发射出来的电磁辐射。应当理解，在本专利技术中，所述第一流体可以是液体、气体甚至真空。本专利技术另一方面提供了证实流体从第一组合物转移到第二组合物中的方法，该方法还包括测定所述第三组合物中发光半导体纳米晶体的量，以证实所述第二组合物转移到所述第一组合物中形成所述第三组合物的转移量。通过测定第三组合物中发光半导体纳米晶体的相对荧光强度，可以证实转移量。虽然本专利技术介绍的是证实第二组合物中存在的发光半导体纳米晶体的量，但应当理解，本专利技术也考虑发光半导体纳米晶体存在于第一组合物中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种证实流体从第一组合物转移到第二组合物中的方法，该方法包括：提供含有第一流体的第一组合物；提供含有第二流体的第二组合物，所述第二组合物包含预定量的发光半导体纳米晶体，这种晶体受激发后能发射波段较窄的电磁辐射；将所有 或部分所述第二组合物转移到所述第一组合物中，形成第三组合物；用能够激发所述发光半导体纳米晶体的能量辐照所述第三组合物；检测从所述第三组合物中的所述发光半导体纳米晶体发射出来的电磁辐射。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W拉格文斯基，C哈林顿，B菲尔普斯，
申请(专利权)人：希龙公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]