[发明专利]具有可见光激发性能的纳米铕荧光微粒及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种可见光激发的纳米铕荧光生物标记材料，具体地说是一 种可用于生物分子标记的具有可见光激发性质的纳米铕荧光微粒的制备及 其在时间分辨荧光生物检测中的应用。

背景技术

稀土(铕和铽)荧光配合物具有非常特殊的荧光性质，如长的荧光寿命， 大的Stokes位移和尖的发射光谱。基于这些特征，以稀土荧光配合物作为 标记物的时间分辨荧光免疫测定技术近20年来已经取得了重大的进展，在 医学与生命科学的实践与研究中发挥着越来越重要的作用。近年来，基于 稀土荧光配合物的时间分辨荧光生物成像分析技术也成为一种有用的工 具，在生物分子的可视化测定及环境病源微生物检测等方面得到了成功的 应用(文献1：K.Suhling，P.M.W.French，D.Phillips，Photochem.Photobiol. Sci.2005，4，13；文献2：R.Connally，D.Veal，J.Piper，Microsc.Res.Techniq. 2004，64，312)。时间分辨荧光生物分析技术的最大优点是通过在脉冲激发 后引入适当的延迟时间，完全消除各种散乱光和生物样品中各种短寿命背 景荧光的干扰，从而极大地提高测定灵敏度。

由于绝大多数铕、铽配合物的荧光发光要经过分子内三线态能量传递 过程，其激发窗口被限制在小于370nm的近紫外区域(文献3：F.J.Steemers， W.Verboom，D.N.Reinhoudt，E.B.V.D.Tol，J.W.Verhoeven，J.Am.Chem. Soc.1995，117，9408)，这种高能量的短波长激发光不但对生物样品具有一 定的损伤作用，对标记物本身的光稳定性也有显著影响。因此，开发一种 可见光激发的稀土荧光探针意义重大。目前已有几个研究小组开发出了几 种长波长激发的铕配合物(文献4：Y.Bretonnière，M.J.Cann，D.Parker，R. Slater，Chem.Commun.2002，1930；文献5：J.H.Yu，D.Parker，R.Pal，R.A. Poole，M.J.Cann，J.Am.Chem.Soc.2006，128，2294；文献6：R.Pal，D. Parker，Chem.Commun.2007，474；文献7：M.H.V.Werts，M.A.Duin，J.W. Hofstraat，J.W.Verhoeven，Chem.Commun.1999，799；文献8：C.Yang，L.M. Fu，Y.Wang，J.P.Zhang，W.T.Wong，X.C.Ai，Y.F.Qiao，B.S.Zou，L.L. Gui，Angew.Chem.Int.Ed.2004，43，5010；文献9：S.M.Borisov，O.S. Wolfbeis，Anal.Chem.2006，78，5094)，但是由于这些配合物存在着水不溶 性、极性溶剂中不稳定或量子产率低等缺陷限制了其在生物标记中的应用。

稀土荧光配合物直接作为标记物使用的另外一个缺点是抗光漂白能力 差，这也是所有分子标记物的共同缺陷。随着纳米生物分析技术的发展， 各种功能性纳米荧光材料相继出现，并广泛应用在生物大分子的单分子原 位检测、荧光显微镜检测等生物测定技术领域。纳米荧光生物探针由于可 包覆大量的荧光分子使其荧光信号得到放大，显著提高测定的灵敏度，并 且在外层包覆基质的保护下荧光分子的光稳定性也可显著增强。目前已经 开发出的纳米荧光生物探针主要有：(1)半导体纳米晶(又称量子点)； (2)内包荧光分子的复合纳米荧光颗粒(一类是高分子塑料基质纳米荧光 颗粒，另一类是内包各种荧光物质的纳米硅胶颗粒)(文献10：W.H.Liu， M.Howarth，A.B.Greytak，Y.Zheng，Nocera，D.G.A.Y.Ting，M.G. Bawendi，J.Am.Chem.Soc.2008，130，1274；文献11：X.J.Zhao，L.R. Hilliard，S.J.Mechery，Y.P.Wang，R.P.Bagwe，S.G.Jin，W.H.Tan，Proc. Natl.Acad.Sci.USA2004，101，15027)，但这些荧光微粒用于生物测定时仍 存在着发光闪烁、标记过程复杂、荧光分子易泄漏以及严重的背景荧光干 扰等问题。