[发明专利]一种基于天然多刺状花粉的复合量子点编码微球及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于天然多刺状花粉的复合量子点编码微球及其制备方法，该制备方法以天然多刺状花粉为编码基底，表面逐层修饰特征发射峰位置和强度不同的量子点；花粉基底经过炭化处理消除自发荧光后，多孔和刺状表面结构提供了高孔隙率和较大比表面积，可增加目标分子的吸附量进而显著增强检测荧光信号，提高检测灵敏度；采用聚电解质逐层沉积技术，使花粉基底外表面逐层吸附不同层数、不同种类或不同大小的量子点，简单易行，能够均匀地结合多种类型量子点，编码稳定性好；采用不同种类和不同层数量子点的组合可实现多重特征发射峰和强度的编码形式，扩充编码量，同时可对编码微球荧光编码信息精确控制，满足多指标和高通量生物检测的需要。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，涉及一种以天然多刺状花粉作为编码基底的量子点编码微球及其制备方法，特别涉及一种基于天然多刺状花粉的复合量子点编码微球及其制备方法。

背景技术

为了研究大量的分子间相互作用，如蛋白与核酸之间、蛋白质与蛋白质之间以及蛋白质与药物之间的作用，高通量的试验平台相继出现，高通量的试验平台要求有高通量的分子载体，即所谓的编码载体，来标识不同的分子以及分子间发生的相互作用，随后通过读取相应编码信息进行结果分析。常见的编码载体中，阵列式生物芯片利用分子固定的不同位置也就是坐标作为编码来区别不同的生物分子，但是由于阵列式生物芯片的坐标只能固定在二维空间内，因此限制了识别反应的速度及其应用。而微球作为一种新型的固相编码载体，已经成为高通量筛选以及组合化学等领域关注的热点。相对于其他形式的固相载体，微球具有显著的优势：第一，微球的比表面积大，能够使表面化学反应在更小的体积内进行；第二，采用微球作为载体可以结合其他辅助手段如搅拌、液体冲刷等实现一种介于固-液反应和液-液反应之间的反应体系，从而加快体系反应速度；第三，微球表面结合的分子在反应完成后可以方便的从溶液中分离出来；第四，在微球表面修饰多样化的功能基团，可以大大扩展微球的用途。以上这些优势使得编码微球在防伪、生物分析、环境监测等领域发挥着作用。

目前编码微球的制造方法主要包括化学合成、模板法、光刻以及微流控技术等。这些方法获得的微球往往呈现出相对简单的球形和平滑的表面结构。复杂表面形貌的缺失，大大降低了在依赖于结构衍生的活性位点上进行的化学反应或光电相互作用的效率，也阻碍了多种物理化学特性和功能与编码载体的整合。此外，这些制造方法大多涉及精密加工技术，设备复杂，费时费力且成本高昂，因而限制了编码微球的大规模生产和广泛使用。

自然界为人类提供了丰富的材料，这些材料经过亿万年的进化改造，被赋予了精细复杂的微观结构和非凡的功能，直接利用天然材料省去了人工制备的繁琐过程。花粉是有花植物雄蕊中的生殖细胞，外观呈粉末状，花粉粒是微米级的颗粒，具有高度单分散的粒度分布，其精美的多刺表面结构，即使在苛刻的自然条件下也具有持久的坚固性。此外，天然多刺状花粉数量庞大，极易获取，因此利用花粉作为编码载体的基底材料也能够显著减少生产成本。

与传统的有机荧光分子相比，量子点具有明显的优越性：激发光谱宽，发射光谱呈对称分布且宽度窄，颜色可调，光化学稳定性高，不易光解。量子点有连续的激发光谱，而且可以通过调节晶体颗粒的大小以得到连续发射光谱。量子点的发射光谱很窄，仅用一种波长的光就可以同时激发多种大小的量子点，因此用最小的光学带隙就可以得到多种颜色的发射光。基于量子点的编码优势，将不同荧光颜色和荧光强度的半导体纳米晶体发光量子点与天然多刺状花粉基底相结合，可以建立用于多元生物检测的理想编码微载体。

因此，在本发明中，我们采用天然多刺状花粉作为编码载体，在其上逐层修饰量子点，设计发明了一种可同时测定多靶标的复合量子点编码微球，可用于生物检测分析。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于天然多刺状花粉的复合量子点编码微球及其制备方法，该方法采用天然多刺状花粉作为编码载体，在其上逐层修饰量子点，制备出具有独特形态和多重编码组合的微球，解决了传统编码微球结构简单、制备复杂、编码量不足的缺点。