基于無機-聚合物復合微球的液相懸浮式生物芯片體系的構(gòu)建及應用.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等特點，是一種十分適合生物醫(yī)學應用的載體。無機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而具有獨特的功能性。因此，將無機納米顆粒與聚合物微球相結(jié)合所形成的新型復合微球能夠兼具兩者的特性，從而在生物醫(yī)學領(lǐng)域有著巨大的應用潛力。這其中，基于熒光編碼微球的液相懸浮式生物芯片，作為一項新興生物檢測技術(shù)，因其高通量，多元化等特點而受到廣泛關(guān)注。本文的工作主要圍繞著基于無

2、機/聚合物復合微球的液相懸浮式生物芯片體系的構(gòu)建及應用進行相關(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行控制，通過對微球進行表面酸催化水解改性則可使微球表面帶有羧基官能團。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現(xiàn)了對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理以及所得微球的結(jié)構(gòu)特點，我們采用不同方法進行無機納米顆粒/聚合物復合微球的制備。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上，設計了以微球內(nèi)外高量子點濃度差為主要驅(qū)動力的溶脹揮發(fā)法來進行量子點復合熒光微球的制備。此方法相對傳統(tǒng)溶脹法在對量子點的包埋和保護上具有更好效果，并可通過調(diào)節(jié)溶脹溶液中量子點的種類與濃度使微球具有不同的熒光發(fā)射光譜。在此

5、基礎上，以一步制備無機/聚合物復合微球為設計思想，我們又將膜乳化技術(shù)引入復合微球的制備。與溶脹揮發(fā)法相比，其所制備的量子點復合熒光微球具有更好的熒光時間穩(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，并可通過簡單地調(diào)節(jié)分散相中量子點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，我們還進一步通過在分散相中同時加入Fe3O4磁性納米顆粒與量子點，制備了具有磁性和熒光雙功能特性的復合微球。

6、>　　 (3)基于自制的量子點復合熒光微球，我們初步構(gòu)建了一個以流式細胞儀作為檢測平臺的液相懸浮式生物芯片檢測體系。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，結(jié)合微球在FL1和FL4兩個波段熒光檢測通道中的熒光信號，建立起了具有30個編碼的三維微球編碼庫。之后，以乙肝病毒的五種抗原/抗體作為檢測對象，利用流式細胞儀進行了實驗方案的設計以及乙肝病毒的免疫檢測。通過對乙肝病毒五種血清標記物所進行的單因子免疫檢測，交叉反應檢測以

7、及多因子免疫檢測實驗，我們成功獲得了多條具有良好特異性與靈敏度的檢測信號-檢測目標物濃度相關(guān)曲線。以此為基礎，我們還對人血清樣品進行了測試，并與商用臨床診斷技術(shù)進行了比較。最終我們從結(jié)果上驗證了自制液相懸浮式生物芯片體系在生物醫(yī)學檢測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乙肝病毒HBsAg分子進行了特異性磁分離，從而進一步提高了自制復合微球在生物醫(yī)學領(lǐng)域的潛在應用價值。
　　 在綜上全文三大部分的研究中，我

8、們在如下方面得到了新穎的研究結(jié)果:1）在量子點復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)溶脹法的比較證實了其在制備量子點復合熒光微球中的優(yōu)勢。2）將SPG膜乳化法用于無機納米顆粒/聚合物復合微球的制備。該方法條件溫和、制備效率高的特點使其在量子點復合熒光微球的制備中具有突出優(yōu)勢，所得微球尺度均一可控、熒光性能優(yōu)異。3）在量子點復合微球編碼庫的建立中，基于流式細胞儀檢測平臺，利用膜乳化法在微球