基于上转换发光技术生物传感器的研制

【摘要】：目的：将上转换发光材料(Up-Converting Phosphor，UCP)作为标记物应用于免 疫检测，充分利用其独特的上转换发光性质，使微观免疫反应与精确仪器检测得 以结合，研制一种可对多种病原体及相应抗体进行精确定量检测的生物传感器， 即基于上转换发光技术生物传感器(UPT biosensor)。 方法：将UCP颗粒的制备过程精细化与标准化，并在此基础之上对UCP颗粒的 惰性表面进行一系列的修饰活化，建立一种稳定的生物标记技术平台；通过筛选 不同孔径、质地的固相材料，使UCP-生物活性分子结合物与免疫层析技术相融合， 建立适用于UCP的免疫层析技术平台；基于该免疫层析技术，选用微型化的光学 电子元件对UCP受激发产生的特定波长可见发射光进行检测，研制可对多种目标 被检物进行定量检测的生物传感器。 结果：[1] 建立了UCP颗粒制备方案：通过控制反应溶液浓度、加样配比、加样 速度以及反应时间对UCP颗粒晶体生长动力学的影响，建立了一次合成法制备直 径200-300nm、球形、均-UCP颗粒的完整技术方案；[2] 建立了UCP颗粒表面 修饰与活化技术平台：通过UCP颗粒表面硅化、氨基化、醛基化，最终实现了UCP 与多种抗原、抗体、表达蛋白以及SPA的共价结合；并在此过程中建立了一系列 严格的质控方法对每一步进行阶段性的监控，从而保证了UCP结合物高度的反应 活性与性质稳定性；[3] 建立了UPT免疫层析技术平台：通过大规模的固相材料 筛选以及免疫层析条件摸索，建立了间接与双抗原夹心两种UPT免疫层析模式， 并均实现了对多种动物受鼠疫感染产生的抗体进行特异性检测；[4] 研制完成UPT 生物传感器：通过各种光学电子元件的硬件连接以及控制计算程序的软件调试， 研制完成可独立工作的UPT生物传感器；[5] 实现了UPT系统一体化：将UCP 颗粒制备、UCP颗粒表面修饰与活化、UPT免疫层析技术与UPT生物传感器相结 合实现了UPT系统的一体化；在此基础之上以兔抗鼠疫IgG作为模型建立了标准 浓度工作曲线绘制、定量计算公式推导的基本方法，最终实现了以UPT系统对目 标被检物进行定量检测； 结论：通过239份血清样品筛查实验，整个UPT系统已经初步实现了鼠疫耶尔森 氏菌抗体的检测，其敏感性明显高于间接血凝实验，且与WB实验结果具有较好 的一致性。