[发明专利]氧化硅基光致发光感应物及使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化硅基颗粒，并且更具体地涉及含有适于用作感测剂(sensing agent)的光致发光物质的氧化硅基颗粒。

背景技术

近年来，基于光致发光成像的技术基本朝向高分辨率、实时、分子水平分析的方向发展，以直观化并获知生命及其过程。基于光致发光的分析的魅力源于其优异的对比度、高特异性以及快的响应时间。

尽管大多数光致发光染料被设计成对其环境不敏感，但各种具有特异亲和性并响应于化学分析物或环境刺激物的染料已经被合成出来。例如，已经将某些类型的光致发光染料游离地用于溶液中作为响应化学分析物或环境刺激物的感应物。

虽然敏感和不敏感的光致发光化合物通常都是游离地用于溶液中，但是在一些情况下，这些染料已被结合到感应平台(platform)如光学纤维、薄膜及膜上。感应平台的组分以及光致发光染料的特性，除了确定观察其感应能力的未知状态的类型外，还会影响染料的性能。

需要一种环境或分析物的感应物，其可以最优化光致发光染料的可变的性能并且在多种环境中感应未知状态。

发明内容

本发明涉及用于检测各种环境状况和分析物的改进的感应颗粒(sensor particle)。本发明还涉及在感测应用中使用这些颗粒的方法。

简要的说，本发明的感应颗粒包括核和至少一种光致发光染料。

在一些具体实施方式中，核是氧化硅基纳米颗粒，而至少一种光致发光染料包括参比染料和感应染料，其中至少之一可以与核共价连接。参比染料可以位于核内而感应染料可位于核的至少一部分表面上。可替换地，参比染料和感应染料可位于核表面或在核的外围。而且，氧化硅基颗粒可包括围绕核的氧化硅基的壳，其中参比染料位于核内并且氧化硅基的壳介于参比染料和感应染料之间。在其它具体实施方式中，参比染料和感应染料之一的每个感应颗粒包括在约1.0至1000.0个之间的染料分子，并且参比染料和感应染料响应于单波长或多波长激发源而发射光子。参比染料和感应染料响应适当激发的峰值发射波长通常被足够的间隙所分开，从而逐个地辨别它们的发射峰。

在其它具体实施方式中，核包括多个孔，其中至少一个孔具有在约0.1nm至约100.0nm之间的直径，并且更具体地在约2.0nm至约50.0nm之间。氧化硅基颗粒的直径可在约1.0nm至约250.0nm之间。

本发明的方法包括使用感应颗粒来感应未知的环境状况或分析物。

在一种具体实施方式中，该方法包括以下步骤：提供至少一种含有两种或多种光致发光染料的氧化硅基颗粒，将该至少一种氧化硅基颗粒引入到包括未知状态或分析物的环境中，将该至少一种氧化硅基颗粒暴露于激发光子，以使该两种或多种光致发光染料中的每一个发射光子，记录由该两种或多种光致发光染料发射的光子，以及从这些数据来确定未知的环境状态或分析物。该方法可以进一步包括在存在已知的环境状态或分析物的情况下用光子激发该两种或多种光致发光染料，并比较在已知的环境状态或分析物的存在下得到的该两种或多种光致发光染料的发射波。在这些情况下，在已知的环境状态或分析物存在下得到的发射可用来产生对照数据，其与已知的状态或分析物是相关的。因此，测定步骤可包括使用这些对照数据来确定未知状态或分析物。确定步骤还可以包括同时探寻(interrogation)其(即，多种感应染料)发射峰可去卷积(deconvolve)、以获得多个未知状态或分析物的状况的多种感应染料。

在另一个具体实施方式中，一种测定生物体中未知状态的方法包括以下步骤：提供含有能发射光子的感应染料的氧化硅基纳米颗粒，将该氧化硅基纳米颗粒插入到生物体中，用光子激发该感应染料，测定感应染料的光致发光发射，以及测定生物体的未知状态。感应染料可在红外或近红外波长处发射光子。氧化硅基纳米颗粒可放置在生物体的细胞、组织、血液或其它体液中。

附图说明

通过附图来描述要求保护的本发明的一些具体实施方式。应该理解，没有必要绘制的图形及对理解本发明没有必要的细节或其他难以理解的细节都被忽略了。当然，应该理解，本发明不必限制于这里所描述的特定具体实施方式。

图1A是本发明氧化硅基颗粒的一个具体实施方式的局部剖面透视图；

图1B是本发明氧化硅基颗粒的另一个具体实施方式的局部剖开的透视图；

图1C是本发明氧化硅基颗粒的又一个具体实施方式的局部剖开的透视图；

图1D是本发明氧化硅基颗粒的又一个具体实施方式的局部剖开的透视图。

图2A是图1A的氧化硅基颗粒的扫描电镜图像；

图2B是图1B的氧化硅基颗粒的扫描电镜图像；