NaYF_4:Yb,Er上转换荧光纳米粒子的表面修饰及其在免疫分析中的应用

稀土掺杂上转换荧光纳米材料因其近红外区激发,可见光区发射的特殊发光性能,在生物标记方面具有独特优势,可大幅度降低荧光背景.β-NaYF4:Yb,Er是目前已知的发光效率最高的上转换荧光纳米材料之一,已在生命分析及生物成像分析领域展现出了广阔的应用前景.然而,由于现有β-NaYF4:Yb,Er制备工艺多是在高温条件下于高沸点有机溶剂中反应制得,所得产品在水溶液中的分散性差,限制了其在生命分析中的广泛应用.本文采用聚丙烯酸(PAA)配体交换反应,对表面包覆油酸基团的疏水β-NaYF4:Yb,Er纳米粒子进行了有效的表面修饰.表面修饰后,上转换荧光纳米粒子表面的PAA具有众多游离羧基,使其在水溶液中具有良好的分散性.同时,由于羧基的存在,使得带有氨基的生物分子能够通过化学交联反应结合到纳米粒子表面.本文以PAA表面修饰后的β-NaYF4:Yb,Er纳米粒子为荧光探针,以磁珠作为免疫反应的载体,成功构建了一种新型免疫传感器,对模型靶标分子羊抗人IgG进行了灵敏检测.磁珠表面固定兔抗羊IgG,PAA修饰的β-NaYF4:Yb,Er纳米粒子表面连接人IgG,当样品中存在羊抗人IgG时,便会在磁珠表面形成(兔抗羊IgG-羊抗人IgG-上转换荧光纳米粒子标记的人IgG)三明治式免疫复合体,通过磁分离除去未反应的组分,在980nm激光激发下测定免疫复合体的上转换荧光强度,即可实现靶标分子的高灵敏分析,可检测到低至0.1ng/mL的羊抗人IgG.同时,以磁珠为载体的免疫复合体也可通过激光扫描共聚焦荧光显微镜进行荧光成像分析,背景荧光信号低,成像质量高.实验结果表明,PAA修饰的β-NaYF4:Yb,Er上转换荧光纳米粒子是一种理想的生物标记材料,有望在生物传感及生物成像分析领域获得广泛应用.