深度剖析量子点免疫层析检测技术

医疗器械 来源:医谷网
2015
05/15
16:08
医谷网 医疗器械

免疫层析技术是一种快速、简便、灵敏、直观、价格低廉、可真正实现现场检测的检测方法。具有很多气相色谱、高效液相色谱、气质联用色谱、液质联用色谱、毛细管电泳等仪器检测方法以及其他传统方法无法企及的优点。在检测领域中处于特殊重要的地位,同时也是传统检测和仪器检测的良好补充。尤其在经济高速发展,生活水平提高的今天,人类重大疾病,环境污染,食品安全等问题日益受到极大的关注,让免疫层析检测技术更具有巨大的潜力和蓬勃的生命力。

目前,免疫层析产品主要为胶体金免疫层析试纸条,其最早应用于医学检验,在早孕检测中的应用取得了极大的成功,随后在各个领域迅速渗透漫延,其在毒品检测、环境检测、以及食品安全检测领域得到了迅速的发展,但是又出现新的问题,在很多方面,尤其是食品安全检测领域,有些农兽药残留限度极度苛刻,甚至要求0.1 ng/ml的检测限度,同时食品类物质如肉类、禽类、果蔬、谷物等成分复杂,前处理难度也很大,造成胶体金免疫层析检测灵敏度无法胜任。除了进一步提高前处理方法以外,寻求高灵敏度的免疫层析方法也显得尤为重要。

量子点是近 20 年来发展起来的半导体纳米晶材料,因为它的优良特性,受到了很大的关注,并且已经显示出一定的潜力,近几年来从细胞标记等应用已逐渐开始向多个领域的检测与诊断方向渗透。

一、量子点特性

量子点(简称QDs,又称半导体纳米粒子)是由Ⅱ~Ⅵ族或Ⅲ~V族元素组成的,半径小于或接近于激光玻尔半径,能够接受激发光产生荧光的一类半导体纳米颗粒,其中研究较多的主要是CdX(x=S、Se、Te),直径约为2nm-6nm。量子点由于存在显着的量子尺寸效应和表面效应,从而使它具有常规材料所不具备的光吸收特性,使其应用领域越来越广泛,特别是其在免疫生物学和临床检验学等研究中的潜在的应用价值,已引起了广大科学工作者的极大关注,发光量子点作为荧光试剂探针标记生物大分子,正是近年来迅速发展的纳米材料在生物分析领域的重要应用之一。与普通的荧光染料相比较,量子点具有以下特点:

(1) 有机染料荧光分子激光谱带较窄,每一种荧光分子必须用合适能量的光来激发,而且产生的荧光峰较宽,不对称,有些拖尾。这给区分不同的探针分子带来困难,很难利用有机染料分子同时检测多种组分。量子点由于量子限域效应使其激发波长的范围很宽,可以被波长短于发射光的光(一般短10nm以上)激发,并产生窄(半波宽约13nm)而对称的发射光谱,从而避免了相邻探测通道的串扰。

(2) 量子点具有“调色”功能,不同粒径大小的量子点具有不同的颜色,激发量子点的激发波长范围很宽,且连续分布,所以可以用同一波长的光激发不同大小的量子点而获得多种颜色标记,是一类理想的荧光探针。

(3)量子点的荧光强度强,稳定性好,抗漂白能力强,Chan和Nie通过实验证明ZnS包覆的CdSe比罗丹明6G分子要亮20倍和稳定100-200倍,可以经受多次激发,且标记后对生物大分子的生理活性影响很小,因此为研究生物大分子之间的长期作用提供了可能。

(4)生物相容性好,尤其是经过各种化学修饰之后,可以进行特异性连接,细胞毒性低,对生物体危害小,可进行生物活体标记和检测,而传统的有机荧光染料一般毒性较大,生物相容性差。

(5)荧光寿命长,典型的有机荧光染料的荧光寿命仅为几纳秒(ns),这与很多样本的自发荧光衰减的时间相当。而量子点的荧光寿命可持续长达数十纳秒(20ns-50ns),这使得当光激发数纳秒以后,大多数的自发荧光背景已经衰减,而量子点荧光仍然存在,此时即可获得无背景干扰的荧光信号。

二、量子点的合成方法

目前合成量子点的方法主要有两种,一种是在有机体系中合成,即用金属有机化合物在具有较强配位能力的有机溶剂中制备;另一种是在水溶液中直接合成。

1、有机相合成法

量子点最早采用胶体化学方法在有机体系中制备的方法,将金属和有机化合物混合在有配位性质的有机溶剂中,在一定的温度条件下就能生长出纳米晶体。这类方法制备的量子点分散性、稳定性都较好,不容易聚沉,表面修饰容易。早期合成的量子点往往存在量子点粒径分布较广、荧光产率偏低等缺点。1993年,Bawendi及其同事用二甲基镉和硒的三辛基膦(TOP)配合物作为前驱体,将其依次注入剧烈搅拌的三辛基氧化膦(TOPO)溶液中,合成了高荧光产率的CdSe量子点,这种方法合成的量子点结晶性好、尺寸单分散、量子产率约为10%。这种方法较以前来说是一种突破,但当量子点制成水溶性时,其荧光产率会大大下降。后来人们发现,当把ZnS或CdS包覆在CdSe纳米晶体表面后,荧光产率会大大提高。1996年,Hines等就用二甲基锌和六甲基二硅硫烷作为量子点壳层前驱体制备了 CdSe/ZnS核壳式量子点,其量子荧光产率在室温可达50%。但上述合成方法均采用(CH3)2Cd作为原料,而(CH3)2Cd的毒性很大,具有易燃、昂贵、室温下不稳定等特性;且当(CH3)2Cd注入热的TOPO后,可能产生金属沉淀,这些缺点限制了上述方法的推广使用。2001年Peng等对以前的方法进行了改进,用毒性低安全友好的CdO代替原来有机相法中的剧毒原料二甲基镉,在温和的条件下制备了CdS包覆的CdSe量子点,并且其荧光量子产率可以达到50%以上。虽然有机相法合成的量子点有尺寸单分散,荧光量子产率高等优点,但是因为油性量子点与生物环境不相容,并且制备方法不环保。如果要用在生物分析领域需要将油相量子点转相为水溶性量子点。油相量子点经过水溶性基团饰转移到水相中后,其量子产率会降低,因而在生物分析领域的应用甚少。

图2. 1996年,Hines成功合成了ZnS包覆的CdSe量子点

2、水相合成法  

目前,多利用水溶性巯基试剂作为稳定剂直接在水相中合成量子点。巯基试剂对量子点的稳定性及功能化起重要的作用,选择带有适当官能团的巯基化合物作为稳定剂,对于控制量子点的表面电荷与表面特性极其重要,尤其当需要水溶性量子点做荧光标记时,稳定剂的选择就更为重要了。1994年,Vomeyer提出用巯基为稳定剂合成CdS。这是首次提出用巯基为稳定剂合成量子点。1996年Rogach等用水相法成功合成了巯基乙醇和巯基甘油包覆的CdTe量子点,并得到了较高发光效率。1998年Gao等用巯基乙酸(TGA)作稳定剂,制备出水溶性CdTe量子点。后来Zheng等首先采用水热法在温和条件下合成了水溶性CdTe量子点,大大缩短了水相法制备CdTe量子点的时间,其荧光量子产率也超过了30%。目前水热法已经成为直接用做生物荧光探针的量子点的主要合成方法。水相合成量子点CdTe的典型方法是首先将镉盐和巯基稳定剂配成溶液,调节到适当的pH值,倒入三颈烧瓶中。碲氢化钠前驱液的制备是通过硼氢化钠还原碲粉反应而得到的,然后将碲氢化钠倒入配好的镉盐和巯基稳定剂的溶液中,形成CdTe单体,不断的加热,CdTe逐渐长大,通过控制加热时间,可得到不同粒径的量子点。水相合成量子点,不仅解决了量子点的水溶性问题,而且采用带羧基、氨基等的巯基稳定剂对其表面进行修饰,使得量子点能与生物分子上的氨基直接偶联,因而可以直接用于生物医学检测。随着水溶性量子点的性能不断提高,良好的生物相容性的水溶性量子点有望成为新一代生物荧光探针。

图3. 1998年Gao等用TGA作稳定剂,制备出水溶性CdTe量子点

三、量子点在免疫层析技术中的应用

量子点免疫层析技术利用量子点荧光探针做为标记物,不仅充分体现了免疫层析技术的简便,快速,特异性强的优点,而且展示了量子点的高灵敏度,以及它的荧光特性,显示出巨大的发展潜力和广阔的应用前景。目前深圳市金准生物医学工程有限公司开发的量子点免疫荧光层析定量测试平台----干式荧光免疫分析仪(KF-Q001-A)是国内首创。在此平台上研发的降钙素原(PCT)定量测定试剂盒--量子点(QD)免疫荧光层析法也是国内唯一一家成功实现产业化并取得注册证号(粤械注准20152400386)的量子点诊断试剂。随着发展和应用趋势,越来越多的生物诊断试剂公司加入了量子点这个新兴行业。同时量子点免疫分析技术也在不断地发展与改进,就其发展趋势来看,主要有以下几个方面:

1. 优化量子点荧光探针的制备,得到荧光强度高的QDs,检测信号会随着QDs的荧光增强而大大提高。单独的量子点颗粒容易受到杂质和晶格缺陷的影响,荧光量子产率很低,目前广泛应用的是以QDs为核心,用另一种半导体材料包覆形成核壳结构后,如CdTe/ZnS,可将量子产率提高到约50%甚至更高,并在消光系数上有数倍的增加,因而有很强的荧光发射,可大大提高检测灵敏度,有利于信号的检测。

2. 实现定量检测。至今已有部分实验室或公司研制出QDs荧光定量的仪器,从而可以定量检测出待测物的浓度,这将使量子点免疫层析技术得到更广泛的应用,打破了传统的胶体金免疫层析技术不能定量的限制。

3. 量子点的多色检测。QDs其中一个优点就是具有可精确调谐的发射波长。可以通过调整粒子尺寸来得到不同发射的荧光QDs,无需改变粒子的组成和表面性质。使得量子点可以用于多种组分的多色标记,实现多组份的同时检测。这将比传统的胶体金免疫层析技术的多元检测体现出更大的优势,减少了不同抗体间的交叉反应,特异性更强,相互间不会产生干扰。

总而言之,对免疫层析分析技术的要求是多方面的,在满足检测快速而简便的条件下,应尽可能提高检测的特异度和灵敏度,减少假阴性和假阳性,这对于用于自检的免疫层析产品是尤为重要的。适合于基层社区检测的快速免疫层析技术正受到越来越多的关注,可以预见,随着量子点免疫层析技术的不断研究和发展,必将为医学临床诊断试剂的研究提供商品化和自动化的新途径,促进我国医学事业的健康快速和持续发展。

来源:医谷网

为你推荐

安徽:8月17日至21日确认全国最低挂网价,企业申报行为纳入招采信用评价范围资讯

安徽:8月17日至21日确认全国最低挂网价,企业申报行为纳入招采信用评价范围

请相关企业于2026年8月17日至21日登录药品集中招标系统“药品一览表价格确认—一览表价格确认”查询、确认价格并上传相关材料。

2026-08-17 22:10

国家医保局:43个检验立项收费问题解答资讯

国家医保局:43个检验立项收费问题解答

为推进各地医保部门更好对接落地医疗服务价格项目立项指南,统一规范价格项目立项和定价基本思路,现就各方关切的普遍问题,提出立项指南解读辅导口径,供各地医保部门学习参考。

2026-08-17 15:30

复宏汉霖与山德士就至多10款产品达成出海协议,首批3.22亿美元资讯

复宏汉霖与山德士就至多10款产品达成出海协议,首批3.22亿美元

8月17日,复宏汉霖发布公告,公司与山德士达成战略合作,复宏汉霖将授予山德士在除中国外的全球范围内至多10款合作产品(覆盖单抗 ADC、生物类似药资产)的注册及商业化独家权利。

2026-08-17 13:51

医疗器械生产、检验区域隔离问题资讯

医疗器械生产、检验区域隔离问题

问题:以上条款是指生产、检验要各自分区,且进行权限管理么?

2026-08-17 11:51

医药连锁的全国分布资讯

医药连锁的全国分布

24个核心城市群2025年药品零售总规模达到3791亿元,占全国市场的73%。

2026-08-16 16:43

湖南南新制药财务造假,公司及相关责任人被处罚1100万元,面临退市资讯

湖南南新制药财务造假,公司及相关责任人被处罚1100万元,面临退市

如果南新制药没有重大发展变化,自2026年6月11日股票简称将变更为“ST南新”后,这个ST帽子可能就要戴到退市了。

2026-08-15 23:41

擅自进入诊疗区,违反医院《医药代表管理制度》,相关药品被停药采购3个月资讯

擅自进入诊疗区,违反医院《医药代表管理制度》,相关药品被停药采购3个月

近日,业内消息,湖南某头部三甲医院医务部印发协办函。4家药企医药代表未经预约擅自进入诊疗区域意图接触医务人员,违反医药代表拜访流程,涉及肿瘤、呼吸、内分泌、骨科等药品...

2026-08-15 23:14

艾力斯引进引进潜在全球首创ADC,切入妇科肿瘤赛道资讯

艾力斯引进引进潜在全球首创ADC,切入妇科肿瘤赛道

该药物为潜在全球首创(First-in-class)MUC16 NaPi2b 双靶点四价 ADC,主力布局卵巢癌、子宫内膜癌,标志艾力斯正式进军妇科肿瘤领域,补齐公司 ADC 大分子管线空白。

2026-08-14 16:52

百时美施贵宝首个CELMoD药物iberdomide获美国FDA加速批准资讯

百时美施贵宝首个CELMoD药物iberdomide获美国FDA加速批准

联合达雷妥尤单抗皮下注射液和地塞米松(IberDd),用于治疗既往接受过至少一线治疗(包括一种蛋白酶体抑制剂和一种免疫调节剂)的多发性骨髓瘤成人患者

2026-08-14 16:23

1/33,凯莱英成唯一一只入选医药股资讯

1/33,凯莱英成唯一一只入选医药股

8 月 12 日,全球头部指数编制服务商 MSCI 发布 2026 年 8 月指数审议结果,完成本年度第三次季度指数调整。

2026-08-14 16:12

全球首创三靶点激动剂DR10624入选国家科技重大专项资讯

全球首创三靶点激动剂DR10624入选国家科技重大专项

华东医药股份有限公司控股子公司浙江道尔生物科技有限公司自主研发的全球首创(First-in-class)长效三靶点激动剂DR10624成功入选并获得国家科技重大专项资助

2026-08-13 16:17

第107批仿制药参比制剂目录资讯

第107批仿制药参比制剂目录

经国家药品监督管理局仿制药质量和疗效一致性评价专家委员会审核确定,现发布仿制药参比制剂目录(第一百零七批)。

2026-08-12 21:29

宝莱特虽控制权变更终止,但实控人已股权套现1.75亿元资讯

宝莱特虽控制权变更终止,但实控人已股权套现1.75亿元

8 月 9 日晚间,创业板上市公司宝莱特发布公告宣布终止筹划控制权变更事项。这距离公司因控股股东筹划控制权变动而停牌,仅仅过去 9 个交易日。

2026-08-12 21:26

百济神州注射用塔拉妥单抗开出首批处方资讯

百济神州注射用塔拉妥单抗开出首批处方

8月10日,由百济神州与安进公司共同负责在中国(不含港澳台地区)开发和商业化的安泰适(注射用塔拉妥单抗)正式投入临床应用。

2026-08-12 19:25

好大夫医生版升级为阿福医生版,全球范围率先实现医患双端布局和深度联动资讯

好大夫医生版升级为阿福医生版,全球范围率先实现医患双端布局和深度联动

8月12日,蚂蚁集团旗下医生应用“好大夫医生版”正式升级为“蚂蚁阿福医生版”,为全国数百万医生配备医学和AI分身两大AI助手,支持医生借助AI一站式高效完成患者管理、科研检索...

2026-08-12 19:08

FDA批准首款mRNA流感疫苗资讯

FDA批准首款mRNA流感疫苗

近日,美国美国食品药品监督管理局(FDA)批准了莫德纳的流感疫苗mFLUSIVA,用于50岁及以上人群。该公司表示,这是全球首款获批用于季节性流感预防的mRNA疫苗。

2026-08-10 11:28

联影 东软最新MR中标价格资讯

联影 东软最新MR中标价格

近日,中国政府采购网发布《福建省2025-2026年度MR医用设备集采结果公告(采购包1、2、3)》。本次采购标的为医用磁共振设备,共计32台,预算金额为3 1亿元,最终东软和联影中标。

2026-08-10 10:44

全国首票进境动物源性生物材料跨省联合监管业务落地资讯

全国首票进境动物源性生物材料跨省联合监管业务落地

8月4日,一辆专用冷链运输车从一家生物医药公司上海基地驶向无锡。车上装载的是一批从海外进口,经上海外高桥保税区海关检疫合格,并在上海基地完成检测分库的中国仓鼠卵巢细胞...

2026-08-10 10:13

药明康德披露反对1260H名单认定的最新进展信息资讯

药明康德披露反对1260H名单认定的最新进展信息

8月9日,药明康德发布自愿性公告,就美国法院关于公司的初步禁令动议作出裁决的相关消息进项了披露。

2026-08-09 22:11

华东医药全球首款非动物源壳聚糖医美产品欧盟获批上市资讯

华东医药全球首款非动物源壳聚糖医美产品欧盟获批上市

Kytogen® Defend是全球首款且目前唯一一款创新型非动物源性壳聚糖医美注射产品

2026-08-09 20:30