Получение биоаналитических реагентов на основе полимерно-капсулированных полупроводниковых (CdSe)ZnS нанокристаллов

• Автор: Сизова, Светлана Викторовна
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 145 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ. ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ НАНОКРИСТАЛЛЫ ДЛЯ БИОЛОГИИ И МЕДИЦИНЫ

I. I Синтез полупроводниковых НК.

1.2 Оптические свойства НК

1.3 Способы гидрофилизации полупроводниковых НК

1.3.1 Перевод НК в водную фазу посредством замещения ТОФО бифункциональными тиолсодержащичи лигандами.
1.3.2 Пссвод НК в водную фазу посредством гидрофобных взаимодействий между молекулами ТОФО и гидрофобными группами ачфифильных полимер 1ых молекул

1.3.3 Включение НК в полимерные микросферы.

1.4 СПОСОБЫ ИММОБИЛИЗАЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ МОЛЕКУЛ НА ФЛУОРЕСЦЕНТНЫЕ НК.

1.5 Применение полупроводниковых НК в биологии и биотехнологии.

1.5.1 Использование НК в иммуноанализе.
1.5.2 Применение полупроводниковых НК в генных технологиях.
1.5.3 Мечение клеток и клеточных рецепторов
1.5.4 Методы, основанные на резонансном переносе эиергии флуоресценцииКИЕТ.
1.5.4.1 ШЕТспектроскопия
1.6 Заключение. Перспективы применения флуоресцентных полупроводниковых НК в биологии и
МЕДИЦИНЕ4
2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.
2.1 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ К В КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕДАХ.
2.2 ПОЛУЧЕНИЕ ВОДНЫХ ДИСПЕРСИЙ НК ПУТЕМ МОДИФИКАЦИИ НК ПРИРОДНЫМИ И СИНТЕТИЧЕСКИМИ ПОЛИМЕРАМИ.
2.2.1 Модификация НК посредством замещения ТОФО бифункциональными лигандами с последующим формированием защитного слоя
2.2.2 Модификация НК ачфифилыплми полимерами.
2.3 Инкапсулирование НК в частицы полимерных дисперсий.
2.3.1 Включение НК в полимерную матрицу на основе акролеина
2.3.2 Включение НК в сополичерную матрицу на основе акролеина и стирала
2.3.3 Введение в полимерные дисперсии смеси НК с различными длинами волн флуоресценции.
2.3.4 Включение НК в частицы на основе природных полимеров.
2.4 Примеры использования флуоресцентных полимерных частиц в биоанализе
2.4.1 Использование флуоресцентных полимерных микросфер в РЛА
2.4.2 Иммушмфлуоресцентиое мечение клеток полимерными микроарерачи. наполненными НК
2.4.3 Илшупофлуоресцентног мечение клеток НК, модифицированных тиолсодержащими молекулами
2.4.4 Визуализация объектов внутри биологических тканей методом флуоресцентной оптической диффузионной томографии.
2.4.5 Цитолуоричетрический анализ.
2.5 ПОЛУЧЕНИЕ ПЛЕНОК ГИДРОФИЛЬНЫХ НК с двумя различными длинами волн флуоресценции на
поверхности оптических стекол
3. ВЫВОДЫ.
4. ЭКСПЕРИМЕ ГГАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.
4. 1 Материалы и методы
4.2 Получение пленок НК.
4.2.1 Определение концентрации НК.
4.2.2 Получение пленок НК па поверхности оптического стекла.
4.3 Синтез гомо и сополимерных дисперсий акролеина.
4.3.1 Синтез попиакролеиновых дисперсий методом осадительной полимеризации в воднощелочной среде
4.3.2 Синтез полиакролеиновых дисперсий методом радикальной полимеризации.
4.3.3 Синтез сополимерных дисперсий.
4.4 Определение характеристик полимерных дисперсий
4.4.4 Измерение концентрации альдегидных групп на поверхности полимерных микросфер
4.5 СПОСОБЫ МОДИФИКАЦИИ НК.
4.5.1 Включение НК в полимерные микросферы на основе акролеина
4.5.2 Включение НК в наночастицы на основе отилцеллюлозы
4.5.3 Включение гидрофилюированных НК в наночастицы на основе отилцеллюлозы.
4.5.4 Модификация НК цисте ином.I
4.5.5 Модификация НК смесью меркаптоуксусиой кислоты и меркаптоэтанолаI
4.5.6 Формирование дополнительного защитного слоя вокруг гидрофилюированных НК
4.5.7 Модификация НК амфифильными полимерами. Сополимер малеинового ангидрида и 1 тетрадецена
4.5.8 Модификация НК амфифильными полимерами. МоногидроксиП
меркаптоундецилтетразтиленгликоль
4.5.9 Модификация НК амфифильными полимерами. i
4.6 Спектральные измерения
АЛ Получение биоаналитических флуоресцентных реагентов
4.7.1 Иммобилизация антител на полимерные микросферы, наполненные НК
4.7.2 Иммобилизация антител на ЭЦнаночастицы, наполненные НК
4.7.3 Получение конъюгатов ЦисНК с барстаром.
4.7.4 Методика определения белка с помощью кумасси бриллиантового голубого метод Бредфорда
4.8 апробирование полученных флуоресцентных реагентов и БИОАНАЛИЗЕ.
4.8.1 Реакция латексной агглютинации в планшете.
4.8.2 Реакция латексной агглютинации на стекле
4.8.3 Иммунофлуоресцентног окрашивание клеток.
4.8.3.1 Выделение и очистка минианител i
4.8.3.2 Иммунофлуорссцснтное окрашивание клеток.
4.8.4 Проточная цитофпуоримвтрия
4.8.5 Флуоресцентная оптическая диффузионная томография. Экспериментальная ФДТустановка
4.9 ПОЛУЧЕНИЕ ПЛЕНОК II ОСНОВЕ ГИДРОФИЛИЗИРОВАННЫХ НК С ДВУМЯ РАЗЛИЧНЫМИ ДЛИНАМИ ВОЛН
ИСПУСКАЕМОЙ флуоресценции.
4.9.1 Подготовка покровных стекол
4.9.2 Модификация покровных стекол полиБлизином.
4.9.3 Проверка флуоресцентных свойств НК, модифицированных цистеином
4.9.4 Приготовление реакционной смеси водных растворов НК, модифицированных цистеином.
4.9.5 Формирование пленок на поверхности покровных стекол
4.9.6. Исследование трибологической устойчивости пленок ПК
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


С другой стороны, ИК являются неорганическими соединениями, их взаимодействие с живой материей является малоизученной областью. Кроме того, что флуоресцирующие НК состоят, как правило, из соединений, ионы которых являются в большей или меньшей степени токсичными для живых клеток, нанометровый размер кристаллов может привести к их пассивному либо активному транспорту и накоплению в клеточных органеллах, приводя к непредсказуемым отложенным эффектам. Эра нанотехнологии началась с появления первых технологий получения относительно гомогенных наночастиц размером от единиц до десятков нанометров. Первооткрывателями в этой области были российские ученые Екимов и Онущенко, которые опубликовали первый контролируемый синтез полупроводниковых НК хлорида меди СиС1 4,5. Ученые синтезировали и выделили фракции кристаллических частиц размерами от единиц до десятков нанометров, которые они назвали нанокаплями, позднее их стали называть наночастицы, нанокристаллы, нанокристаллиты, Сточки, квантовые точки. Однако техника приготовления этих первых НК предполагала их формирование в стеклянной матрице, что создавало трудности в последующей работе с ними и делало их неприменимыми в биомедицинских приложениях. В г. ТОФТОФО. Однако квантовый выход таких НК не превышал . Принципиальный прорыв в технологии последовал после покрытия полупроводникового Ссе ядра несколькими слоями сульфида цинка или сульфида кадмия , которые имеют более широкую запрещенную зону по сравнению с СсВе. Это позволило повысить квантовый выход их флуоресценции до величин, сравнимых с органическими флуорофорами , а оптимизация технологии покрытия ядер НК оболочкой позволила получать НК с квантовым выходом, превышающим при комнатной температуре. Оболочка из широкозонного полупроводника гпБ препятствует безызлучательной диссипации энергии, обеспечивая высокий квантовый выход флуорофоров вне зависимости от свойств окружающей среды 7, . Толщина оболочки составляет примерно два монослоя 1 нм, что является оптимальным с точки зрения обеспечения максимального квантового выхода НК . Наиболее доступными и привлекательными для биологических приложений являются коллоидные полупроводниковые флуоресцентные НК из , покрытые оболочкой из . Изменял размер ядра НК , можно получить метку с максимумом флуоресценции, расположенным в любом месте оптического спектра рис. Это позволяет использовать их для мсчения объектов клеточной и микробиологии, для оптического кодирования и в качестве доноров в системах на основе Ферстеровского эффекта резонансного переноса энергии , . Методы синтеза НК из элементов IIVI , , и и IIIV I и I групп разработаны довольно давно . Однако до г НК получали в водных растворах в присутствии стабилизирующих агентов, таких как тиоглицерин или полифосфат, при этом получали I1 низкого качества с низким квантовым выходом и широким распределением частиц по размерам коэффициент вариации . На сегодняшний день известны два основных способа получения полупроводниковых НК это коллоидный синтез, проводимый путем смешивания прекурсоров в колбе, и эпитаксия, т. Рис. Оптические свойства НК состава Се2Ь8. Спектры поглощения синяя кривая и флуоресценции красная кривая СсЗБепБ НК структуры ядрооболочка. Диаметр СКЗе ядра около 3 нм. Б. Зависимость положения максимума флуоресценции от диаметра ядра СЗБе. Флуоресценция НК СдБе2п8 разных размеров нм. Для возбуждения флуоресценции всех НК использован один источник возбуждения ртутная лампа. Как уже было отмечено, в г. Мари, Норрис и Бавенди из Массачусетского Института Технологий 2 синтезировали высоколюминесцентные НК на основе селенида кадмия методом высокотемпературного органометаллического синтеза. Полученные НК характеризовались совершенной кристаллической структурой, узким распределением по размерам коэффициент вариации 5, однако квантовый выход НК не превышал . Типичная технология высокотемпературного синтеза НК на основе СбБе заключается в следующем. Диметилкадмий и селеновую пудру, растворенную в триалкилфосфине бутиле или октиле впрыскивают в горячий С
vvi.