量子点抗体偶联技术研究进展.pdf

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1、第4l卷分析化学(FENXIHUAXUE)评述与进展第6期2013年6月ChineseJournalofAnalyticalChemistry949—955DOI：10．3724／SP．J．1096．2013．21071量子点抗体偶联技术研究进展邢仕歌熊齐荣钟强张悦卞素敏金涌储晓刚(中国检验检疫科学研究院食品安全研究所，北京100123)摘要量子点是一种半导体纳米晶体，其具有激发光谱宽、发射光谱窄，光稳定性好，良好的生物相容性等各种优越的性能，目前广泛应用于生物标记、生物传感和生物成像的研究中。量子点生物学应用中最为

2、关键的一步，是如何将抗体等生物大分子有效的偶联于量子点表面并保持其生物活性。近年来，尽管对量子点的制备方法和生物学应用进行了较为深入的研究，但量子点和生物分子之间偶联技术的综述还少见报道。本文从非共价偶联技术和共价偶联技术两个方面对各种量子点抗体偶联技术的特性进行分析，也对未来量子点生物学应用中将会遇到的挑战和发展趋势进行展望。关键词量子点；抗体偶联；非共价结合；共价结合1引言量子点(QuantumDots，QDs)是近20年发展起来的一种半导体荧光纳米材料，具有优良的光谱特征和光化学稳定性。与生物荧光染料相比，其激

3、发谱线范围宽、发射谱线窄、发光效率高、发光颜色可调、光稳定性好，十分适合作为荧光标记物～。用其作为标记物，可以显著降低检测方法的检出限，从而提高分析方法的灵敏度和分辨率。量子点的合成方法主要分为物理方法和化学方法。物理方法一般是通过光刻、激光烧蚀法等超微细加工技术，减小固体的维度和尺寸来制备量子点_8]。物理方法可保证所合成材料的纯洁性，但是对仪器设备要求较高，受到加工工艺的限制因而应用较少。化学方法设备简单、制备过程中可控性好、量子点纯度高，因而成为主流的方法_9’J，其主要途径为有机相制备和水相制备。有机体系多采

4、用有机金属法，即在高沸点的有机溶剂中利用前躯体热解制备量子点，合成的量子点类型包括单核、核壳式和多元混晶等。该体系产物具有荧光量子产率高、荧光半峰窄、单分散性和稳定性好等优点，但试剂毒性强、生物相容性不好。水相制备则是在水中利用各种稳定剂直接合成量子点，具有无毒、廉价、操作简单、生物相容性好等优点。但是大部分水相制备的量子点发光性能较差，通常需要经过如选择性沉淀、水热法和辅助微波法等手段提高荧光量子产率。近十余年来，通过优化制备条件和工艺，量子点的光学性能和生物相容性有了很大的改善，量子点逐渐在生物标记、生物传感和生

5、物成像以及多个领域的检测与诊断的研究中得到关注和应用E埔~311。量子点作为生物荧光探针标记细胞是表面受体成像最理想的荧光探针；也能够如取代酶标抗体或可充当荧光标记物应用于免疫分析、快速诊断中’3卜。量子点作为荧光探针使用时，其表面需要修饰生物分子，如抗体、多肽、糖类等”。如何将生物分子有效的偶联在量子点表面并保持其生物活性，是量子点生物学应用中极为关键的一步。到目前为止，已经有一些类型的偶联技术在量子点抗体偶联中应用。下文将从非共价偶联方法和共价偶联方法两个部分进行介绍。2非共价结合方法2．1亲和素系统生物素一亲和

6、素系统(Biotin-avidinsystem，BAS)以生物素和亲和素具有的独特结合特性为基础，结2012—10-25收稿；2012-12-31接受本文系“十二五”国家科技支撑计划(No2011BAK10B04)和中国检验检疫科学研究院基本科研业务费专项资金(No．2011JK017)资助项目E—mail：kimjy020815@hotmail．corn，xgchu@vip．sina．COrn第6期953表1不同量子点一抗体偶联方式的特性比较Table1Conjugatecharacteristicsofdifer

7、entQD—antibody(Ab)bioconjugation向性固定或随机取决于生物素化的方法：该比率的估算基于量子点表面功能基团的数目，初始材料的摩尔比率，以及假设有50％的抗体分子和量子点偶联。实际的比率根据反应条件会发生很大变化。SeEr：Single—chainantibodyfragment．Theorientationcanberandomorfixedbasedonthebiotinylationmethod．Theseareapproximateestimatesbasedonthenumbero

8、ffunctionalgroupsontheQDandthemolarratioofstartingmaterialsundertheassumptionthat50％ofthestartingantibodymoleculesaleconjugatedtoQDs．TheactualnumberofantibodiesperQDcouldvar