荧光生物传感器 2010

Synthesis and characterization of gold-deposited red, green and blue fluorescent silica nanoparticles for biosensor application.

Chemical communications (Cambridge, England) Lee KG, Wi R, Park TJ, Yoon SH, Lee J, Lee SJ, Kim DH
阅读原文 PDF DOI PubMed

组成图示

Synthesis and characterization of gol... 传感器构成示意图

点击图片查看大图 · 依据论文自动绘制

传感器类型

荧光生物传感器

检测对象

anti-GFP抗体(anti-GFP antibody)、anti-AI多克隆抗体(anti-AI polyclonal antibody);样品基质:溶液/混合溶液(未明确生物基质)

检测原理

该检测基于金结合多肽(GBP)对金纳米粒子(AuNPs)的特异性亲和固定。GBP-GFP或GBP-AIa融合蛋白通过GBP域结合到金沉积荧光二氧化硅纳米粒子(RGB-SiNPs)表面的AuNPs上,使GFP或禽流感病毒表面抗原AIa展示在纳米粒子表面。当加入anti-GFP抗体或anti-AI多克隆抗体时,抗体与GFP/AIa发生特异性抗原-抗体结合,形成荧光纳米粒子-抗体复合物;若抗体偶联铁氧化物磁性颗粒(MNPs),复合物可被磁场富集和分离。荧光SiNPs内部包埋的红/绿/蓝染料在激发下产生光致发光(PL),结合事件通过共聚焦荧光成像或荧光强度变化反映。该体系未采用酶催化或核酸放大,主要依赖GBP-金亲和固定、抗原抗体识别和磁分离富集。

检测灵敏度

未报告

效应效果

论文未给出LOD、线性范围、RSD、回收率或与ELISA/qPCR的定量对比。表征显示RGB-SiNPs为50–60 nm单分散球形,AuNPs为1–2 nm,元素映射、EDAX和XPS证实金沉积成功;PL光谱显示红、绿、蓝荧光,金掺杂后荧光强度下降,提示AuNPs具有荧光猝灭作用。GBP-GFP与GR-SiNPs的共聚焦图像重叠,证明GBP对AuNPs的特异性固定;GBP-AIa固定颗粒与anti-AI抗体结合后可被磁场分离,共聚焦荧光和FE-TEM证实复合物形成。作者认为该杂化纳米粒子比表面积大、生物相容性好,可用于病毒等生物分子的高选择性、可重复检测,但定量传感性能仍需进一步验证。

传感器的构成

  • 支撑荧光基底:荧光二氧化硅纳米粒子(fluorescent silica nanoparticles, SiNPs),50–60 nm,包埋红/绿/蓝荧光染料,提供荧光信号与固定平台
  • 金纳米修饰层:金纳米粒子(gold nanoparticles, AuNPs),1–2 nm,超声沉积于SiNPs表面,提供GBP结合位点并增大比表面积
  • 识别元件:金结合多肽融合蛋白(gold binding polypeptide fusion protein, GBP-GFP/GBP-AIa),GBP域结合AuNPs,GFP/AIa作为抗原展示域
  • 荧光信号元件:红/绿/蓝荧光染料(red/green/blue fluorescent dyes),包埋于SiNPs内,经激发产生PL信号
  • 磁性分离元件:铁氧化物磁性颗粒(iron oxide magnetic nanoparticles, MNPs),偶联anti-AI抗体,用于磁场富集复合物
  • 读出层:共聚焦荧光显微镜(confocal fluorescence microscopy),检测结合复合物的荧光图像

中文摘要

本文报道了一种无需表面化学修饰、通过水包油微乳液与高强度超声辐照制备金沉积红/绿/蓝荧光二氧化硅纳米粒子的方法。首先将有机荧光染料包埋于二氧化硅基质中形成50–60 nm荧光SiNPs,随后在超声空化作用下将HAuCl4还原为1–2 nm金纳米粒子并沉积到二氧化硅表面,形成金掺杂RGB-SiNPs。该杂化纳米粒子具有单分散球形结构、良好生物相容性和较大比表面积,可作为固定特异性结合蛋白的平台。作者进一步利用金结合多肽(GBP)融合蛋白(GBP-GFP或GBP-AIa)选择性固定于金纳米粒子表面,并演示其与anti-GFP抗体或anti-AI多克隆抗体的特异性结合;结合铁氧化物磁性颗粒后,可通过磁场分离并借助共聚焦荧光成像检测。结果表明该材料可用于生物分子识别、分离与荧光传感,具有发展高选择性生物检测工具的应用潜力。

英文摘要

Fluorescent silica nanoparticles deposited with highly monodisperse gold nanoparticles (1-2 nm) were synthesized via the W/O method and intensive ultrasound irradiation. A large surface area of gold-doped fluorescent silica nanoparticle serves as a platform to immobilize a specific binding protein for biomolecules interaction in bioimaging applications.