微納米材料在體外診斷中主要有兩方面的作用,一是作為信號標記物,如量子點、膠體金、熒光微球等,由于本身具有特殊的光學性質,可以為檢測提供光學信號。二是作為反應載體,這是由于微納米材料具有*的比表面積,能夠增加分子間反應碰撞幾率,加快反應速度,提高靈敏度。
雖然微納米材料已經廣泛應用于體外診斷領域,但是微納米材料的表征手段卻尚未*被體外診斷人員所熟悉,沒有更好地引入到研發、分析問題當中。
粒徑是決定納米材料特殊性質的關鍵。相同組分的量子點材料,在不同粒徑下,其發光波長會有所區別。粒徑小的磁性微球較粒徑大的磁性微球有更高的比表面積,意味著同樣質量濃度的情況下,小顆粒擁有更多的顆粒和表面積,靈敏度也可能會更高。那么表征顆粒的粒徑和表面形貌的手段通常有哪些呢?我們如何才能“看到”如此渺小的顆粒呢?
透射電子顯微鏡
透射電子顯微鏡簡稱透射電鏡,是把經過加速和聚集的電子束投射到非常薄的樣品上,電子穿過樣品,與原子碰撞而改變方向。通過收集分析電子信息,反應出樣品內部結構信息。光學顯微鏡由于波長限制,無法觀察小于200 nm的細微結構。由于電子束波長更短,因此透射電鏡擁有更高的分辨能力,能夠達到0.2 nm,最新的球差校正透射電鏡分辨率甚至能夠達到50 pm,能夠看到材料內部的原子排布。因此,透射電鏡是表征分析納米顆粒的重要手段,如2~10 nm的量子點,50 nm的膠體金等。
掃描電子顯微鏡
掃描電子顯微鏡簡稱掃描電鏡,同樣是利用電子束對樣品進行表征分析,不同的是掃描電鏡通過收集分析樣品散射出的電子信息,對樣品形貌進行表征。掃描電鏡能夠呈現出樣品的三維結構,表面形貌,是微米、亞微米材料的重要分析手段。
透射電鏡和掃描電鏡都需要測試干燥狀態下的樣品,無法對顆粒在溶液中的真實狀態進行表征分析。采用粒度分析儀能夠對溶液中顆粒進行直接表征分析。常用的粒度分析儀大致有兩類,一類是動態光散射,另一種是顆粒計數器。
動態光散射測試顆粒在溶液中的流體動力學半徑,包括顆粒本身半徑,表面修飾層(如抗體、表面活性劑等),以及電偶極層,能夠真實反應顆粒在溶液中的大小,穩定性,以及聚集狀態。蛋白質作為大分子,在溶液中也可視為顆粒存在,用動態光散射也能夠測試出純蛋白在溶液中的大小。
微納米顆粒如今以及廣泛應用于體外診斷領域,如何更好的表征分析微納米顆粒的粒徑,溶液中的狀態,以及分析微納米顆粒在使用過程中的問題分析有重要作用。透射電鏡適用于表征50nm以下的金納米顆粒,2-10nm的量子點;掃描電鏡適用于50nm至微米級別的顆粒表面形貌;動態光散射能夠測試分析0.3nm至10μm的顆粒在溶液中的狀態;單顆粒光阻法顆粒計數器能夠測試0.5μm以上顆粒在溶液中的狀態,以及粒徑分布,顆粒數量等,能夠分析顆粒在特定溶液中是否聚集。具體采用什么表征手段,則需要視具體問題而定。
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