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

华夏英泰完成超 2 亿元 C 轮融资,加速通用型 STAR-T 及 In vivo 细胞治疗平台布局资讯

华夏英泰完成超 2 亿元 C 轮融资,加速通用型 STAR-T 及 In vivo 细胞治疗平台布局

本轮融资由正心谷资本领投,复旦科创跟投

2026-07-06 17:34

CDE:细胞治疗药品范围和归类技术指导原则(2026年版)资讯

CDE:细胞治疗药品范围和归类技术指导原则(2026年版)

本指导原则旨在明确我国细胞治疗药品的范围与归类,不影响现行药品注册分类。

2026-07-06 15:44

诺华15亿美元收购Myricx Bio,拥有N-肉豆蔻酰转移酶(NMT)独特药物开发机制资讯

诺华15亿美元收购Myricx Bio,拥有N-肉豆蔻酰转移酶(NMT)独特药物开发机制

2026年7月6日,诺华宣布与总部位于英国的生物技术企业 Myricx Bio达成收购协议,交易总金额最高可达 15 亿美元,其中 11 亿美元为前期现金对价,剩余为潜在里程碑付款。

2026-07-06 14:17

1998年-2025年全国经济人口卫生医保相关数据资讯

1998年-2025年全国经济人口卫生医保相关数据

2016年、2017年不含未整合的新型农村合作医疗参保人数,2018年起居民医保数据含整合后的新型农村合作医疗参保人数。

2026-07-06 11:16

海正药业:获产品独家授权许可协议,首付款4500万元资讯

海正药业:获产品独家授权许可协议,首付款4500万元

近日,海正药业发布公告,公司与艾缇亚(上海)制药有限公司签署产品独家授权许可及合作协议,引进由艾缇亚开发的化药1类创新药TISA-818系统给药制剂在合作区域(中国大陆、香港...

2026-07-06 11:04

IBD公益短剧《我和我们》首映:23集真实故事,看见被疾病遮蔽的人生资讯

IBD公益短剧《我和我们》首映:23集真实故事,看见被疾病遮蔽的人生

7月3日,全网首部聚焦炎症性肠病(IBD)患者群体的公益短剧《我和我们》在上海国泰电影院首映。该剧历时一年多打磨,以23集短剧体量,基于真实患者经历创作,探索疾病科普与公益...

2026-07-05 19:42

又一家上市药企实控人涉案资讯

又一家上市药企实控人涉案

6月24日,华恒生物(688639 SH)收到公司实际控制人、董事长、总经理郭恒华女士家属告知,其收到合肥市公安局蜀山分局的拘留通知书,公司实际控制人、董事长兼总经理郭恒华女士...

2026-07-05 13:24

国家药监局:将符合条件的细胞与基因治疗药品纳入创新药临床试验审评审批30日通道  资讯

国家药监局:将符合条件的细胞与基因治疗药品纳入创新药临床试验审评审批30日通道

国家药监局综合司公开征求《关于优化细胞与基因治疗药品审评审批有关事项的公告(征求意见稿)》意见。

2026-07-04 10:22

虚开价税合计金额1.89亿元,沈阳奥吉娜被取消挂网资讯

虚开价税合计金额1.89亿元,沈阳奥吉娜被取消挂网

近日,辽宁省公共资源交易中心发布《沈阳奥吉娜药业有限公司医药价格和招采信用评价结果》,沈阳奥吉娜失信等级被评定为“特别严重失信”,失信行为是存在让他人为自己虚开增值...

2026-07-03 15:14

石药创新与阿斯利康达成新型小干扰核酸候选药物BD合作,里程碑付款最高17.4亿美元资讯

石药创新与阿斯利康达成新型小干扰核酸候选药物BD合作,里程碑付款最高17.4亿美元

7月2日,晚间,石药创新发布公告,公司控股子公司石药集团巨石生物制药有限公司与阿斯利康于 2026 年 7 月 1 日签署《合作、选择权及授权协议》,将与阿斯利康在新型小干...

2026-07-03 11:42

翰宇药业的“雷”资讯

翰宇药业的“雷”

2025 年公司实现归属于母公司所有者的净利润约0 36亿元,未发生亏损,但因以前年度累计亏损金额较大,本年度盈利仍无法弥补以前年度的累计亏损,导致公司未弥补亏损金额超过实...

2026-07-03 10:35

赛诺菲中国创新与运营中心成都新址启用资讯

赛诺菲中国创新与运营中心成都新址启用

深耕中国市场,赋能本土创新

2026-07-02 18:03

Cytiva发布本土化全自动工业层析柱,首次集中呈现本地制造核心能力资讯

Cytiva发布本土化全自动工业层析柱,首次集中呈现本地制造核心能力

Cytiva(思拓凡)正式宣布其下游纯化领域标杆产品——全自动工业层析柱实现本土化生产,并首次集中呈现由Cytiva北京生产基地、桐庐生产基地及珠海合作工厂共同构筑的本地制造能力

2026-07-02 17:09

蚂蚁阿福公布“科学减重1亿斤”最新活动:21天打卡挑战赛,平分10万奖金资讯

蚂蚁阿福公布“科学减重1亿斤”最新活动:21天打卡挑战赛,平分10万奖金

继1分钱抢体脂秤后,今日,蚂蚁阿福发布科学减重1亿斤行动最新活动。为鼓励大家坚持减重,阿福继续加码,于今日正式上线21天打卡挑战赛。

2026-07-02 14:30

英矽智能与武田制药达成 6 亿美元全球战略合作,AI 制药赛道持续升温资讯

英矽智能与武田制药达成 6 亿美元全球战略合作,AI 制药赛道持续升温

双方将依托英矽智能自主研发的端到端 Pharma AI 药物研发平台,在武田选定的多个疾病治疗领域联合推进创新候选药物研发,交易总金额最高可达 6 亿美元。

2026-07-02 13:36

和誉医药与阿斯利康达成战略合作,联手推进口服 PD-L1 联合 EGFR-TKI 治疗非小细胞肺癌资讯

和誉医药与阿斯利康达成战略合作,联手推进口服 PD-L1 联合 EGFR-TKI 治疗非小细胞肺癌

本次联合研究为一项多中心、开放标签的 I II 期临床试验,旨在评估和誉医药自主研发的口服小分子 PD-L1 抑制剂 ABSK043(通用名 lumipodlin)联合阿斯利康第三代 EGFR ...

2026-07-02 13:28

国内首款上市CAR-T疗五年治疗超1500例患者资讯

国内首款上市CAR-T疗五年治疗超1500例患者

上市五年成绩单显示复星凯瑞已在全国29个省(区、市)建立200多家奕凯达高标准治疗中心,阿基仑赛注射液已累计治疗超1500例复发 难治性淋巴瘤患者,平均每年约300例。

2026-07-02 11:55

君实生物与复星万邦签订授权许可协议,首付款2.15亿元资讯

君实生物与复星万邦签订授权许可协议,首付款2.15亿元

6月30日,君实生物发布公告,公司于2026年6月30日与复星医药全资子公司复星万邦签订授权许可协议,授权复星万邦关于偌考奇拜单抗(JS005,抗IL-17A单抗)在大中华地区的开发、注册...

2026-07-02 11:26

国家药监局:化学原料药适用药品上市许可优先审评审批工作程序资讯

国家药监局:化学原料药适用药品上市许可优先审评审批工作程序

符合条件的化学原料药上市许可申请,可申请适用药品上市许可优先审评审批工作程序。

2026-07-01 16:48

FDA批准同种异体细胞疗法Tregzi上市,用于移植物抗宿主病资讯

FDA批准同种异体细胞疗法Tregzi上市,用于移植物抗宿主病

6月30日,FDA批准Orca Bio公司开发的同种异体细胞疗法Tregzi上市。该疗法适用于接受匹配供者清髓性预处理的血液系统恶性肿瘤(如急性髓系白血病、急性淋巴细胞白血病、骨髓增生...

2026-07-01 14:58