荧光微粒和纳米珠

BioFiles 2007, 2.5, 25.
 

微粒在医学、生物化学、胶体化学和气溶胶研究中具有广泛的应用。其用途包括色谱分离介质、固定化酶支架和液晶显示器中的间隔物。荧光标记的微粒可用作流式细胞仪、共聚焦激光扫描显微镜和光散射仪器的标准品。它们还被用于环境科学中作为气体和液体流量测量的示踪剂,如激光多普勒风速仪(LDA)、粒子动力学分析(PDA)和粒子图像测速仪(PIV)。

 

 三聚氰胺树脂颗粒

我们提供基于三聚氰胺树脂(MF)的新一代单分散聚合物微球(参见图1)。三聚氰胺树脂微球是在70-100℃的温度范围内、在没有表面活性剂存在的条件下,通过酸催化水热缩聚羟甲基三聚氰胺制成的。通过调节pH值、羟甲基三聚氰胺的浓度和反应温度,可以在一锅合成中制成可预测尺寸居于0.5-15 mm之间的单分散颗粒。三聚氰胺树脂颗粒具有优异的物理和化学性质,与其他传统聚合物颗粒相比具有更多优点。

用7-氨基-4-甲基香豆素标记的10 mm三聚氰胺树脂颗粒的荧光显微图像

图1. 用7-氨基-4-甲基香豆素标记的10 mm三聚氰胺树脂颗粒的荧光显微图像(经Microparticles GmbH许可复制)。

 

 三聚氰胺树脂颗粒的物理和化学性质

  • 密度:1.51 g/cm3
  • 折射率:1.68
  • 优异的单分散性(C.V.  <3%)和高度均匀的球形
  • 亲水表面
  • 高交联密度
  • 高达300°C的热稳定性
  • 卓越的机械强度
  • 在酸碱中稳定且不溶
  • 在有机溶剂中具有极高的稳定性,与有机溶剂接触时不会膨胀或收缩
  • 分散液长期间保存仍具有卓越的稳定性,不需添加剂或稳定剂
  • 水性悬浮液反复冻融仍保持稳定
  • 颗粒可以直接从水性分散液干燥
  • 自由流动的干燥颗粒粉末可以再重新分散在任何分散剂中而不会结块。

由于极性三嗪-氨基和-亚氨基具有较高密度,未改性的MF颗粒具有亲水的带电表面。表面官能团(羟甲基、氨基等)允许其他配体的共价连接。对于特殊应用,可以通过掺入其他官能团(例如羧基)来改性MF颗粒。这增加了可能的表面衍生化,例如生色团或荧光团标记。三聚氰胺树脂微球以白色颗粒或内部掺入荧光标记供货。两种颗粒类型均有未改性的表面或羧化的表面。

 

 荧光标记和羧酸盐改性的三聚氰胺微粒

荧光三聚氰胺树脂微球可被制成具有不同尺寸、荧光染料类型和表面官能团。MF荧光颗粒中使用的典型染料有:

  • FITC,绿色荧光(λ激发 = 506 nm, λ发射 = 529 nm)
  • 罗丹明B,橙色荧光(λ激发 = 560 nm, λ发射 = 584 nm)
  • 尼罗蓝A,红色荧光(λ激发 = 636 nm, λ发射 = 686 nm)

荧光MF颗粒的突出特征(见图2)是它们狭窄的尺寸分布以及强烈的颜色和荧光。均匀体积染色的颗粒没有内部掺入的荧光染料的浸出,并且它们在有机溶剂中显示出与白色MF颗粒相当的高稳定性。荧光MF珠粒也可用于含有高密度官能团(每克树脂 > 0.1毫摩尔)的羧酸盐改性的表面。  

FITC标记的MF颗粒

图2. FITC标记的MF颗粒(显示为绿色)和罗丹明B标记的MF颗粒(显示为红色)的荧光显微图像。
 

我们提供的基于聚合物的微粒和纳米珠的完整产品目录详见我们的网站:sigma-aldrich.com/fluorescence

 

 荧光纳米珠(纳米粒子)

在过去数年当中,对纳米级系统的理解迅速提高,这些激动人心的科学发展正在转化为新一代的高科技产品和工艺。纳米技术有可能影响广泛的应用,从化学品到电子、传感器、再到先进材料。纳米粒子甚至被用作DNA药物载体。

纳米技术的一个主要方面是开发荧光纳米粒子,其可能应用于光学数据存储以及生物化学、生物分析和医学等领域。当前的荧光成像方法主要基于染料标记,其每分子具有有限的光稳定性和光发射。纳米粒子通过提供更强烈、更稳定的荧光信号克服了这些局限性。荧光标记的纳米颗粒已成功用于各种免疫测定。使用非常小的颗粒可以避免乳胶凝集测定中的一些限制因素,降低背景吸光度,提供更好的胶体稳定性。

 

 基础材料

荧光纳米珠(纳米颗粒)可以由多种聚合物制成,各有各的优势。

聚丙烯腈(PAN)纳米粒子非常适合FRET应用。当被标记时,它们具有相当强的荧光,并且非常微小(直径小于30 nm)。PAN所含干扰物质的浓度低,并且纳米颗粒可具有羧化表面或由链霉亲和素改性的表面。所有颗粒均以0.5%(w/w)缓冲水性悬浮液(10 mM MES,pH 7)形式供货。

PD是一种新型聚合物,具有与聚苯乙烯相媲美的性能,但却有低得多的透氧性,这使得大多数染料具有更高的光稳定性。粒径为~40 nm,颗粒表面可以是羧化的或以其他方式改性的。所有颗粒均以0.5%(w/w)缓冲水性悬浮液(10 mM MES,pH 7)形式供货。

 

 定制颗粒

我们还提供具有特定修饰(链霉亲和素)的定制微粒和纳米珠。请咨询当地办事处或销售代表了解定制微粒和纳米珠。

 

 材料