彩色二氧化矽微球的製作方法

2023-05-20 07:45:01 1

彩色二氧化矽微球的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種彩色二氧化矽微球，可以作為膠體金的替代物應用於免疫層析法中，克服目前免疫層析試紙條只能檢測一個指標的問題；同時彩色二氧化矽微球也解決了現有彩色聚苯乙烯微球染料易洩露、合成困難、尺寸難以控制、水溶性和生物相容性差等缺陷。本發明的彩色二氧化矽微球，使用有機染料對微球進行染色，矽烷偶聯劑通過化學鍵將有機染料連接到二氧化矽球上，使二氧化矽微球帶上顏色。上述的本發明彩色氧化矽微球尺寸可控，顏色豐富。
【專利說明】彩色二氧化矽微球
[0001]

【技術領域】：本發明涉及一種二氧化矽微球。

【背景技術】：
[0002] 免疫層析法（immunochromatography)是一種快速診斷技術。免疫層析法中，膠體 金與抗原或抗體結合，檢測時膠體金與樣品中的待檢物結合或者競爭，使試紙條的檢測線 顯紅色或者不顯色，判斷樣品是陽性還是陰性。這種方法操作簡便，無需樣品處理，3分鐘就 可讀取結果。自上世紀90年代推出女性妊娠 HCG檢測試紙以來，免疫層析技術進入快速發 展期，成為體外診斷試劑（IVD)的研究熱點，被用於傳染病、毒品、食品安全、畜牧獸醫等多 個領域η。目前免疫層析試紙條都只能檢測一個指標，因為膠體金作為顯色劑只能顯示一 種顏色--紅色。而在一些檢測項目中，如吸毒者尿檢，就需要同時對多種毒品進行篩選， 這樣每次尿檢時就需要使用多種試紙條。這種做法既增加試紙條的生產成本，同時也增加 檢測成本。解決該問題的關鍵是尋找膠體金的替代品，找到一種可以顯示不同顏色的納米 微粒，生產出同時檢測多個指標的試紙條。
[0003] 間接凝集試驗是凝集試驗的一種，它是以微球（如聚苯乙烯微粒）作為惰性載體， 實驗中先將抗體連接到微球表面，再利用抗體與抗原的特異性反應產生凝集現象的檢測方 法 5'6。該方法既可以應用於致病菌的檢測也可以應用於臨床檢測，特別適合對待測樣品進 行大批量篩檢。間接凝集試驗具有獨特優點：無需儀器、操作簡便、價格低廉、檢測快速等。 但是傳統的無色微球與背景很難區分，凝集效果不易觀察，檢測效果往往不令人滿意，因 此人們提出將微球染色後再進行凝集試驗，這樣彩色微球聚集成肉眼可以觀察的彩色"雲 團"，從而增加檢測的靈敏度 7。雖然目前已經有大量商品化的聚苯乙烯彩色微球，且被廣泛 的應用到間接凝集試驗當中8,但是，聚苯乙烯親水性差，與蛋白質的結合能力不強以及凝 集性能不理想等問題依然阻礙間接凝集試驗的發展 9。


【發明內容】
[0004] ：本發明的目的在於針對以上問題，發明一種彩色二氧化矽微球，這種彩 色二氧化矽微球可以替代免疫層析法中的膠體金和間接凝集試驗中的聚苯乙烯彩色微球。 本發明需要解決的技術問題是：利用有機染料將二氧化矽染色，得到染色牢固的彩色二氧 化矽微球。本發明針對二氧化矽自身的性質，及其與有機染料的連接問題，通過深入研究， 發現在二氧化矽微球的合成體系當中加入矽烷偶聯劑和有機染料或將合成好的二氧化矽 微球先與矽烷偶聯劑反應再與有機染料反應，可以將有機染料固定在二氧化矽微球上，得 到的染色牢固的彩色二氧化矽微球。
[0005] 本發明的技術方案：本發明涉及一種彩色二氧化矽微球，在免疫層析法和間接凝 集試驗領域有廣闊的應用前景。對於彩色二氧化矽微球的合成有兩種不同的方案：一種是 原位合成，在二氧化矽微球合成反應過程中加入矽烷偶聯劑和有機染料，這樣在微球合成 反應結束的時候可以直接得到彩色二氧化矽微球；第二種是選用已經製備好的粒徑均勻的 白色二氧化矽微球，首先使用矽烷偶聯劑對其功能化，使其表面帶有可以和有機染料結合 的化學基團如氨基等，然後在矽球溶液中加入有機染料溶液進行染色。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0006] 圖1實例一中藍色二氧化矽微球的合成步驟示意圖。
[0007] 圖2實例一中藍色二氧化矽微球的SEM照片。
[0008] 圖3實例二中黃色二氧化矽微球的合成步驟示意圖。
[0009] 圖4實例二中黃色二氧化矽微球的SEM照片。
[0010]

【具體實施方式】：以下實例可以有助於了解本發明，但本
【發明內容】
包括但不局限於 下列實施例內容
[0011] 實施例1
[0012] 原位合成彩色二氧化矽微球：採用改進的反向微乳法一步合成50nm的彩色二氧 化娃微球。30ml的環己燒與6ml triton X100 6ml環己醇3ml水0· 3毫升C. I.活性藍14 水溶液（1 % )，〇. 33毫升氨丙基-3-甲氧基矽烷混勻後加入0. 3毫升氨水反應20個小時 (合成步驟見圖1)。分別用丙酮、乙醇和純淨水各清洗2兩次，得到藍色二氧化矽微球，合 成微球的SEM照片見圖2。
[0013] 其中偶聯劑和染料的量決定顏色的深淺，水和表面活性劑的比例控制微球的粒 徑。
[0014] 實施例2
[0015] 將現成微球修飾後染色：取lg的二氧化矽微球加入到100ml二乙烯三胺基丙基 二甲氧基娃燒（2 % )醋酸溶液（1 % )中室溫下攬祥，反應lh後，再在反應液中加入10ml c. I.直接黃49溶液（1 % )，繼續攪拌反應lh (合成步驟見圖3)，用純淨水各清洗3兩次後， 得到黃色二氧化矽微球，合成微球的SEM照片見圖4。
[0016] 本發明優點：
[0017] 在免疫層析法的應用當中彩色二氧化矽微球作為膠體金替代品具備以下優勢：彩 色二氧化矽微球可以顯示豐富的顏色，膠體金只能顯示紅色；1、在免疫層析法納米粒子粒 徑不能超過50nm，彩色二氧化娃微球的粒徑可以小於50nm，且粒徑分布窄；二氧化娃微球 表面含有大量的羥基，很容易進行羧基化後通過化學鍵與各種抗體聯接；彩色二氧化矽微 球需要具有很好的親水性；彩色二氧化矽微球和膠體金比較，更加經濟。
[0018] 在間接凝集試驗領域，彩色二氧化矽微球與聚苯乙烯彩色微球相比具以下優勢： 彩色二氧化矽微球染色更穩定，聚苯乙烯微球染色多採用包埋法，在遇到有機溶劑時，會因 溶脹而造成染料洩露，染色不夠牢固，彩色二氧化矽微球中，有機染料通過化學鍵連接到微 球上，徹底克服染料洩露的問題；彩色二氧化矽微球具有更好的親水性和生物相容性；彩 色二氧化矽微球更易修飾，二氧化矽微球表面的羥基可以通過與丁二酸酐等反應實現羧基 化，從而通過化學鍵與各種抗體聯接；二氧化矽密度也比聚苯乙烯大，因此，彩色二氧化矽 微球比聚苯乙烯微球更易通過離心方式進行分離和清洗。
[0019] 基於以上的論述，彩色二氧化矽微球在免疫學檢測領域有廣闊的應用前景。
[0020] 參考文獻：
[0021] [l]Kazuhir Sasaki, Nunnarpas Yongvongsoontorn, Kei Tawarada, Yoshikazu Ohnishi， Tamami Arakane， Fujio Kayama， Kaoru Abe， Shinichi Oguma， Naoya Ohmura， Cadmium Purification and Quantification Using Immunochromatography, J. Agric. Food Chem.，2009,57(11)，4514-4519.
[0022] [2]Yan Zhu， Lin Li， Zhanhui Wang， Yiqiang Chen， Zhengmiao Zhao， Liang Zhu， Xiaoping Wu, Yuping Wan, Fangyang He, Jianzhong Shen， Development of an Immunochromatography Strip for the Rapid Detection of12Fluoroquinolones in Chicken Muscle and Liver，J.Agric. Food Chem.，2008, 56 (14)，5469-5474.
[0023] [3]Kiba Yuya，Otani Yukako,Yasukawa Tomoyuki,Electrochemical detection of redox species flowing in a nitrocellulose membrane and application to quantitative immunochromatography, Electrochim. Acta,2012,81,14-19.
[0024] [4]Gonzalez Jesus M, Foley Michael W, Bieber, Natalie M. , Development of an ultrasensitive immunochromatography test to detect nicotine metabolites in oral fluids，Anal. Bioanal. Chem.，2011，400(10)，3655-3664.
[0025] [5]Duangporn Polpanich， Pramuan Tangboriboonrat, Abdelhamid Elaissari， Rachanee Udomsangpetch， Detection of Malaria Infection via Latex Agglutination Assay，Anal. Chem.，2007, 79(12)，4690-4695.
[0026] [6]Silveira-Gomes Fabiola， Sarmento Dayse Nogueira， Pinto Thifany Mendes， Development and Evaluation of a Latex Agglutination Test for the Serodiagnosis of Paracoccidioidomycosis, Clin.Vaccine. Immunol. ,2011,18(4), 604-608.
[0027] [7]Theresia H. Abdoel, Henk L Smits，Rapid latex agglutination test for the serodiagnosis of human brucellosis， Diagn Microbiol Infect Dis，2007,57(2)， 123-128.
[0028] [8]Despina P.Kalogiannia, Ioannis K. Litosb, Theodore K. Christopoulosa, Penelope C. Ioannoub, Dipstick-type biosensor for visual detection of DNA with oligonucleotide-decorated colored polystyrene microspheres as reporters， Biosens· Bioelectron·，2009, 24(6)，1811-1815.
[0029] [9]Yuhong Zhang， Hao Chen， Qichao Zou， Anionic surfactant for silica-coated polystyrene composite microspheres prepared with miniemulsion polymerization，Colloid.Polym.Sci.，2009, 287(10)，1221-1227.
【權利要求】
1. 彩色二氧化矽微球，其特徵是：二氧化矽微球可以顯示不同顏色。
2. 根據權利要求1所述的彩色二氧化矽微球，其特徵是：矽烷偶聯劑通過化學鍵將有 機染料連接到二氧化矽微球上。
3. 根據權利要求1所述的一種彩色二氧化矽微球，其特徵是微球粒徑為10納米-10微 米。
4. 根據權利要求3所述的有機染料，其包括：酸性染料、直接染料、活性染料、中性染 料、還原染料。
【文檔編號】C01B33/18GK104058414SQ201310096951
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年3月18日 優先權日:2013年3月18日
【發明者】竇文超, 趙廣英, 楊磊 申請人:竇文超