[发明专利]基于二氧化硅纳米粒子的红外吸收性质的免疫分析方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米生物技术领域，特别涉及一种利用二氧化硅纳米粒子的红外指纹信号进行免疫分析的方法。

 

背景技术

[0002] 免疫分析技术对于实现一些重要疾病标志物的检测有着至关重要的意义。酶联免疫检测法（ELISA）自1971年建立以来，便由于其所具有的快速、敏感、简便、易于标准化等优点，得到迅速的发展和应用，逐步成为应用最广泛的免疫检测方法之一，涉及到免疫学检验的各个领域。在疾病发展初期待测生物样品的含量通常很低，因此，如何实现简单、快速、高灵敏的免疫检测对重大疾病的早期诊断和治疗意义重大。纳米技术的出现，为生物医学的发展开阔了新的视野。纳米材料所具有的比表面积大及独特的光、电、磁等性能在生物检测中具有独特的优势，不仅可以发挥信号载体的作用，还可以对检测信号进行放大，从而使检测灵敏度得到大幅度的提高。目前，ELISA和纳米技术相结合用于免疫分析的信号检测技术有很多种，包括电化学、化学发光、荧光、拉曼及红外光谱技术等。其中，红外光谱检测技术由于具有简单、便利、成本低、无污染、穿透深度大、不损伤样品等优点而备受人们关注，已经被成功用于蛋白质和有机小分子的检测[W. Liao, F. Wei, D. Liu, M. X. Qian, G. Yuan, and X. S. Zhao, Sensor. Actuat. B 114, 445 (2006).]。

依据已有的报道，二氧化硅材料中Si-O-Si键的反对称伸缩振动的TO和LO模式在红外光谱中有明显的吸收[B. Harbecke, B. Heinz, and P. Grosse, Appl. Phys. A 38, 263 (1985); K. Furukawa, Y. Liu, D. Gao, H. Nakashima, K. Uchino, and K. Muraoka, Appl. Surf. Sci. 121, 228 (1997).]，且二氧化硅纳米粒子易于与生物分子偶联，具有良好的生物相容性、水溶性和化学稳定性，在纳米生物检测领域中，常作为表面包覆材料修饰其它具有光、电、磁功能的纳米材料。如果能够直接利用二氧化硅纳米粒子的红外信号进行检测，将不需要任何酶的靶向及信号放大技术，有望实现一种方便快捷、易推广的检测途径。该方法不仅对生物体造成的损伤小，有望用于体内检测，还可进行定量/半定量的检测。因此，利用二氧化硅纳米粒子的红外光谱进行免疫检测具有重大的实际意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对目前二氧化硅用于生物检测的途径仅限于表面修饰的现状，设计一种直接利用二氧化硅的本征可读信号进行免疫分析的方法，以简化纳米探针制备工艺，提供一种灵敏度高、简单、快捷的纳米生物检测方法。

本发明基于二氧化硅纳米粒子的红外吸收性质的免疫分析方法是：1、对利用St?ber法合成的二氧化硅纳米粒子进行表面氨基修饰，与抗体进行偶联后用牛血清白蛋白进行封闭，得到二氧化硅纳米探针；2、在金基底上固定抗体，并用牛血清白蛋白进行封闭；3、二氧化硅纳米探针俘获分析物之后，和金基底上固定的抗体形成三明治结构的免疫组装芯片；4、在60°至85°的入射角下，测试免疫组装芯片的傅里叶变换红外反射吸收光谱，根据光谱中是否有二氧化硅的红外指纹信号检测分析物。

所述的抗体可用单链DNA等替换，所述的分析物用相应的可进行特异性识别的生物分子进行替换。

所述的St?ber法合成二氧化硅纳米粒子的方法是，将乙醇、水、氨水和正硅酸乙酯（TEOS）按照50:1:1.7:1.5至50:3:4:4的体积比混合，在20°C~40°C条件下搅拌反应3~15小时，通过TEOS的水解和缩聚得到尺寸为60 nm~150 nm的二氧化硅纳米粒子。

所述的对二氧化硅纳米粒子进行表面功能基团修饰的方法是，先将二氧化硅纳米粒子与3-氨丙基三乙氧基硅烷在20°C~60°C条件下搅拌反应1~12小时，对二氧化硅纳米粒子进行氨基修饰，之后再与10%的戊二醛按照4:1至3:2的体积比在20°C~37°C条件下搅拌反应2~24小时，进行醛基功能基团的修饰。