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基于光子晶体的生物分子编码载体

作　者: 赵祥伟
导　师: 赵宇华；顾忠泽
学　校: 浙江大学
专　业: 微生物
关键词: 微球生物分子相互作用编码方法制备装置单分散分子载体免疫检测胶体溶液蛋白质分子物理吸附
分类号: Q75-3
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

多元分析技术是一种同时分析大量种类的生物分子相互作用的技术。这种技术的原理一般是基于把不同的生物分子与不同的载体或者标记连接来进行分子标识，也就是所谓的生物分子编码。与传统的一元分析相比，多元分析技术可以使多种分子同时被分析，从而节省了分析时间、成本和样品的消耗量。现在的编码方法已经从基因微阵列式的固定载体编码发展到了多种多样的流动载体编码。光学编码是各种编码中操作、检测最简单，应用最广的一种编码方式。但是目前光学编码中最常用的编码元素还是荧光染料，由于荧光染料所产生的编码颜色来自于分子的化学结构，因此稳定性不高，还有用于编码时遇到的检测以及编码量等问题都对其应用造成了一定的限制。因此本文提出了一种利用光子晶体来编码生物分子载体的新方法，试图避免这些问题，并对编码载体的制备和应用做了如下相应的研究： 1．开发了一套连续制备单分散编码微球的装置。探讨了影响水相溶液流速、油相溶液流速，锥形玻璃滴头到导流管距离，锥形玻璃管内径等因素对微球大小，单分散度等的影响和变化舰律。还探讨了溶液的配比对成球稳定性和球形度等的影响。 2．利用该微球制备装置，制备了光子晶体珠光颜料编码聚苯乙烯微球。控制影响微球与生物分子偶联以及生物检测的因素，制备的微球粒径大小均匀，具有均质性良好的表面，同时编码颜色着色均匀，编码稳定。通过对微球的超声洗涤处理，可以得到适合吸附或者共价固定生物分子如蛋白质的编码微球载体。试验结果标明，该编码聚苯乙烯町以利用物理吸附法和共价偶联法实现与生物分子的连接，同时适用于荧光法和酶联显色法等标记检测方法。其检测不需要复杂的仪器设备，具有很大的潜在应用价值，有望成为96孔板的替代选择。 3．利用该微球制备装置，将单分散纳米粒子的胶体溶液注入到油相溶液，以胶体溶液液滴为模板制备了大小可控的胶体光子晶体编码微球。这种微球比表面积大，编码颜色稳定。并将其用于多元免疫检测分析，探讨了生物分子的固定方法，编码稳定性、准确性与编码量以及检测的灵敏度等问题。通过多元免疫检测证明了其做为编码载体的可靠性与优越性。本文制备的两种光子晶体编码载体与文献报道的编码载体相比具有以下优点： 1．编码来源与光子晶体的物理结构，非常稳定，没有荧光染料编码的光漂白、光淬灭等现象，易于储存。 2．编码载体的解码，只要普通白光光源即可，不需要专门的激发光与滤光片，也不需要高分辩率的光学系统，所以解码系统非常简单。

全文目录

目录  4-7
中文摘要  7-9
ABSTRACT  9-11
第1章绪论  11-37
  1.1 光子晶体与生物分析  11-21
    1.1.1 什么是光子晶体  11-13
    1.1.2 光子晶体的制备  13
    1.1.3 光子晶体的应用  13-14
    1.1.4 胶体光子晶体  14-18
      1.1.4.1 什么是胶体光子晶体  14
      1.1.4.2 胶体光子晶体的应用  14-15
      1.1.4.3 三维胶体光子晶体的制备方法  15-18
    1.1.5 光子晶体在生物分析中的应用  18-21
  1.2 生物分子编码载体  21-29
    1.2.1 化学编码法  22-23
    1.2.2 物理编码法  23-29
      1.2.2.1 电子编码(Electrical Encoding)  23-24
      1.2.2.2 图形编码(Graphical Encoding)  24-25
      1.2.2.3 光学编码(Optical Encoding)  25-29
      1.2.2.4 其他  29
  1.3 本论文的主要研究工作  29-31
  参考文献  31-37
第2章生物分子微球载体制备装置的设计与应用  37-49
  2.1 序言  37-38
  2.2 设计原理  38-39
  2.3 制备装置的组装  39-41
  2.4 微球制备  41-43
    2.4.1 试验原料与仪器  41-42
      2.4.1.1 实验原料  41
      2.4.1.2 实验仪器  41-42
    2.4.2 制备过程  42-43
      2.4.2.1 流动相溶液的配制  42
      2.4.2.2 有机相溶液的配制  42
      2.4.2.3 单分散乳液的制备  42-43
      2.4.2.4 单分散微球的制备  43
  2.5 结果与讨论  43-47
    2.5.1 微球在制备过程中稳定性  43-45
    2.5.2 对于微球粒径的控制  45-47
  2.6 结论  47-48
  参考文献  48-49
第3章珠光颜料编码生物分子载体的制备  49-62
  3.1 序言  49-51
  3.2 材料与方法  51-53
    3.2.1 材料  51
    3.2.2 主要仪器  51-52
    3.2.3 微球制备  52
    3.2.4 微球表面蛋白质吸附能力的测定  52-53
  3.3 结果与讨论  53-59
    3.3.1 不同粒径大小微球制备方法的选择  53-55
    3.3.2 珠光颜料编码微球着色均匀性的控制  55-56
    3.3.3 珠光颜料编码微球表面均质性的控制  56-58
    3.3.4 珠光颜料编码微球表面对蛋白质吸附能力的优化  58-59
  3.4 结论  59-61
  参考文献  61-62
第4章珠光颜料编码微球载体在免疫检测中的应用  62-75
  4.1 序言  62-63
  4.2 材料与方法  63-66
    4.2.1 主要试剂  63-64
    4.2.2 主要仪器  64
    4.2.3 珠光颜料编码羧基聚苯乙烯的制备  64
    4.2.4 免疫反应与检测  64-66
      4.2.4.1 物理吸附法在微球表面包被蛋白质分子：  64-65
      4.2.4.2 利用微球表面羧基固定蛋白质与抗原抗体结合反应：  65
      4.2.4.3 利用微球表面PVA来固定蛋白质分子：  65
      4.2.4.4 物理吸附包被抗原进行多元免疫分析荧光检测：  65-66
      4.2.4.5 剂量效应曲线与仿真血清的HBV(乙肝病毒)、HCV (丙肝病毒)和HIV(人类免疫缺陷病毒)检测：  66
  4.3 结果与讨论  66-73
    4.3.1 编码微球表面共价偶联法固定蛋白质分子的免疫检测  66-69
      4.3.1.1 利用编码微球表面羧基固定蛋白质分子  67-68
      4.3.1.2 利用编码微球表面羟基固定蛋白质分子  68-69
    4.3.2 编码微球表面物理吸附法固定蛋白质分子的免疫检测  69-71
      4.3.2.1 固相荧光免疫分析法  69-71
    4.3.3 编码微球用于血液传染病的多元免疫检测  71-73
  4.4 结论  73-74
  参考文献  74-75
第5章三维胶体光子晶体编码的生物分子载体  75-94
  5.1 序言  75-76
  5.2 材料与方法  76-78
    5.2.1 主要试剂  76
    5.2.2 主要仪器  76-77
    5.2.3 装置  77
    5.2.4 材料制备  77-78
      5.2.4.1 单分散交联PMMA(Polymethyl methacrylate)纳米粒子的制备  77
      5.2.4.2 胶体光子晶体膜的制备  77
      5.2.4.3 胶体光子晶体微球的制备  77-78
      5.2.4.4 荧光免疫分析与多元免疫检测  78
  5.3 结果与讨论  78-92
    5.3.1 胶体光子晶体微球的制备  78-80
    5.3.2 不同粒径胶体光子晶体微球的制备  80-84
    5.3.3 胶体光子晶体微球的反射光谱编码  84-87
    5.3.4 胶体光子晶体做球用于免疫检测  87-92
  5.4 结论  92-93
  参考文献  93-94
第6章论文总结  94-97
  6.1 论文的研究结论  94-95
  6.2 论文的创新与不足  95
  6.3 论文的后续工作与展望  95-97
博士期间发表的论文与申请专利  97-99
致谢  99-100

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