荧光微粒和纳米珠

微粒在医学、生物化学、胶体化学和气溶胶研究等多个领域都表现出广泛的用途。它们的应用包括色谱分离介质,作为固定化酶的载体,以及在液晶显示器中作为间隔物。荧光标记的微粒在流式细胞术、共聚焦激光扫描显微镜和光散射仪器中作为基准是有价值的。此外,它们还被用于环境科学,特别是作为气体和液体流量测量中的示踪剂,通过激光多普勒风速仪(LDA)、粒子动态分析(PDA)和粒子图像测速仪(PIV)等技术。
三聚氰胺树脂颗粒
我们介绍了一种由三聚氰胺树脂(MF)制成的新型单分散聚合物微球(图1)。这些微球是通过羟甲基三聚氰胺在70-100°C的温度范围内进行酸催化水热缩聚反应合成的,无需使用表面活性剂。通过精确调节pH值、羟甲基三聚氰胺浓度和反应温度,我们可以实现单分散颗粒的一锅法合成,其可预测的尺寸范围为0.5-15毫米。由于其优异的物理和化学性质,三聚氰胺树脂颗粒与传统聚合物颗粒相比具有许多优点。

图1. 经Microparticles GmbH公司授权转载的、用7-氨基-4-甲基香豆素标记的10毫米三聚氰胺树脂颗粒的荧光显微图像。
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(变异系数<3%)和高度均匀的球形外观
·亲水性表面
·高交联密度
·高达300°C的高热稳定性
·卓越的机械强度
·在酸碱中稳定且不溶
·在有机溶剂中极高稳定性,与有机溶剂接触时不膨胀也不收缩
·在分散体系中具有出色的长期稳定性;无需添加剂或稳定剂
·水性悬浮液可经受多次冻融循环而保持稳定
·粒子可直接从其水性分散体中干燥
·干燥后的自由流动粉末状粒子可在任何分散剂中重新分散而不团聚
未改性的MF粒子具有亲水性和带电荷的表面,这归因于高浓度的极性三嗪-氨基和-亚氨基团。这些表面官能团,包括羟甲基和氨基,有助于其他配体的共价结合。对于特殊应用,MF粒子可以通过引入额外的官能团(如羧基)进行改性,从而提高表面衍生化的潜力,包括发色团或荧光团的标记。三聚氰胺树脂微球可提供为白色粒子或内部嵌入荧光标记的粒子。这两种类型的粒子均可提供未改性表面或已羧基化的表面。
荧光标记和羧基改性的三聚氰胺微粒
荧光三聚氰胺树脂微球可以根据尺寸、荧光色素类型和表面官能团的不同进行定制。在制备MF荧光粒子时常用的染料包括:
·FITC,绿色荧光(λEx = 506 nm, λEm = 529 nm)
·罗丹明B,橙色荧光(λEx = 560 nm, λEm = 584 nm)
·尼罗蓝A,红色荧光(λEx = 636 nm,λEm = 686 nm)
荧光MF粒子(图2)以其狭窄的尺寸分布、鲜艳的颜色和明亮的荧光而著称。这些粒子在整个体积内均匀染色,确保内部嵌入的荧光色素不会泄漏。它们在有机溶剂中表现出高稳定性,与白色MF粒子相当。此外,还提供有羧基改性表面的荧光MF微球,其特点是官能团密度高(每克树脂>0.1毫摩尔)。

图2. FITC标记的MF粒子(显示为绿色)和罗丹明B标记的MF粒子(显示为红色)的荧光显微镜图像。
荧光纳米珠(纳米粒子)
近年来,我们对纳米级系统的理解取得了迅速进展,推动了一系列高科技产品和工艺的新一代发展。纳米技术具有革新化学、电子、传感器和先进材料等多个领域应用的潜力。值得注意的是,纳米粒子甚至已被用作药物传递系统中的DNA载体。
纳米技术的关键方面之一是荧光纳米粒子的开发,它们可能在光学数据存储以及生物化学、生物分析和医学领域找到应用。传统的荧光成像技术主要依赖染料标记物,但每个分子的光稳定性和光发射量有限。然而,纳米粒子通过提供更强烈和稳定的荧光信号,为解决这一问题提供了方案。荧光标记的纳米粒子在各种免疫分析应用中已被证明是成功的。通过使用非常小的粒子,可以克服乳胶凝集试验中所遇到的一些限制,因为它们可以减少背景吸收并增强胶体稳定性。
基础材料
荧光纳米珠(或纳米粒子)可以使用各种聚合物进行合成,每种聚合物都会带来特定的优势。
聚丙烯腈(PAN)纳米粒子特别适合用于Förster共振能量转移(FRET)应用。当被标记时,它们表现出高荧光性,并且尺寸极小,直径小于30纳米。PAN含有低浓度的干扰物质,并且可以获得具有羧基化或链霉亲和素改性表面的产品。所有粒子均以10毫摩尔MES缓冲液配制的0.5%(重量/重量)浓度的缓冲水悬浮液形式提供,pH值调至7。
PD是一种创新聚合物,具有与聚苯乙烯相似的性质,但氧渗透性显著降低,从而提高了大多数染料的光稳定性。粒子尺寸约为40纳米,表面可以进行羧基化或其他方式的改性。这些粒子同样以10毫摩尔MES缓冲液配制的0.5%(重量/重量)浓度的缓冲水悬浮液形式提供,pH值调至7。
定制粒子
阿拉丁也能提供具有特定修饰(如链霉亲和素)的定制微粒和纳米珠。如需咨询这些定制产品,请联系您所在区域的销售经理或经销商。
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