الكرات المجهرية الفلورية في الطب الحيوي

تشير الكرات المجهرية الفلورية إلى جزيئات يتراوح قطرها من نانومتر إلى ميكرومتر (0 جسيمات صلبة محملة بمواد فلورية في نطاق 01-10 ميكرومتر، والتي يمكن إثارتها لإصدار الفلورسنت عن طريق تحفيز الطاقة الخارجية. تطور اختبار التدفق الجانبي (LFA) بسرعة في السنوات الأخيرة، مع مزايا مثل البساطة والسرعة والاستقلال عن الأدوات والمعدات الكبيرة والتكلفة المنخفضة. يتم استخدامه على نطاق واسع في التفتيش في الوقت الحقيقي والتفتيش في الموقع والتفتيش الذاتي في المنزل.

الكرات المجهرية الفلورية من SHBC

لا تمتلك الكرات الدقيقة الفلورية، كنوع خاص من الكرات الدقيقة الوظيفية، خصائص المواد غير العضوية والعضوية فحسب، بل تنبعث منها أيضًا فلورسنت تحت تحفيز الطاقة الخارجية. تتميز الكرات الدقيقة الفلورية التي تم تطويرها مؤخرًا بحجم جسيم موحد، وتشتت أحادي جيد، واستقرار جيد، وكفاءة تألق عالية. يساعد انحناء سطح الكرات الدقيقة على حالة التفاعل المثلى للسطح المكشوف لمجموعة محدد المستضد وموقع ربط الأجسام المضادة. لذلك، لديها مجموعة واسعة من التطبيقات في العديد من المجالات، مثل الكيمياء الحيوية، والطب الحيوي، والطب السريري، وتحليل الجينات، والأجهزة البصرية. من بينها، يعد تطبيق الكرات الدقيقة الفلورية في الطب والأحياء مهمًا بشكل خاص. يمكن تقسيم تحميل الكرات الدقيقة الفلورية على الكرات الدقيقة إلى أربع طرق: الامتزاز بالانتفاخ، والتضمين، والترابط الكيميائي، والبلمرة المشتركة

01 التطبيق في العلامات والتتبع

كانت الكرات المجهرية الفلورية المحضرة عن طريق إدخال مادة فلورية واحدة أو أكثر على سطح أو داخل الكرات المجهرية البوليمرية تستخدم في البداية ككرات مجهرية فلورية قياسية لمعايرة أجهزة قياس التدفق الخلوي والمجاهر الفلورية، وتم تطبيقها تدريجيًا على وسم الخلايا، وسم الجزيئات الحيوية، والتتبع في ظل الظروف النشطة. كما يمكنها أيضًا تثبيت جزيئات البروتين وتتبع عملية وظيفتها.

02 التطبيق في الكشف

عند خلط الكريات الدقيقة الفلورية مع ربيطات يمكنها الارتباط بالمحلل على السطح مع محلل مُشَعَّر، يمكن إثارة المحلل الذي يمكنه الارتباط بالكرات الدقيقة في النظام بواسطة إشعاعها لإنتاج الفلورسنت، بينما يمكن غمر المحلل الذي لا يمكنه الارتباط بالكرات الدقيقة في الماء بسبب بعده ولا يمكن إثارته بواسطة إشعاعه، مما يسمح باكتشاف المنتجات غير المنفصلة. علاوة على ذلك، يمكن للكرات الدقيقة الفلورية أن تحمل العديد من الجزيئات الفلورية، ويمكن للمحفزات الأضعف أن تؤدي إلى إشارات أقوى، وبالتالي فإن كمية صغيرة فقط من الإشعاع منخفض الطاقة مطلوبة لتوليد إشارات فلورية، وتجنب مخاطر الإشعاع الناجمة عن استخدام الكرات الدقيقة المشعة التقليدية وتقليل التكاليف دون فقدان حساسية الكشف.

03 تطبيقات في التحليل المناعي وفحص الأدوية

في الوقت الحاضر، فإن التطبيق الأكثر استخدامًا وواعدًا للكرات الفلورية الدقيقة هو في المجال الطبي الحيوي، وتُستخدم الكرات الفلورية الدقيقة الصناعية في الخارج بشكل أساسي في هذا المجال. ويشمل ذلك بشكل أساسي اختبار المناعة عالي الإنتاجية، وفحص الأدوية، والإنزيمات المثبتة، وما إلى ذلك. يمكن للكرات الفلورية الدقيقة تحقيق الكشف الحساس والسريع والفعال عن الكائنات الحية الدقيقة المختلفة. يمكن ربط الكرات الفلورية الدقيقة الكربوكسيلية تساهميًا بالأجسام المضادة وحيدة النسيلة، ويمكن تحضير شرائط الاختبار المناعي الكروماتوغرافي للكرات الفلورية الدقيقة المقابلة من خلال وضع تفاعل الساندويتش المزدوج للأجسام المضادة للكشف. تعمل الكرات الفلورية الدقيقة كحاملات مثبتة لأهداف الكشف المختلفة في الكشف عن العينات البيولوجية. ترتبط بالأجسام المضادة أو المستضدات من خلال الامتزاز الفيزيائي أو الارتباط التساهمي، ويمكنها الكشف عن المستضدات أو الأجسام المضادة المقابلة في سوائل الجسم من خلال اختبار التكتل. تم استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع في المراحل المبكرة بسبب بساطتها وحساسيتها، وتتوافق الكرات المجهرية الفلورية المختلفة مع أجسام مضادة مختلفة للالتقاط، والتي يمكنها التعرف على مستضدات مختلفة وتحقيق الكشف النوعي والكمي لمستضدات الاختبار المتعددة.

04 التطبيقات في أبحاث الإنزيمات والجينات المستقرة

يمكن تثبيت الإنزيمات على الكرات المجهرية الفلورية من خلال الامتصاص الفيزيائي أو الرابطة الكيميائية. ونظرًا للشكل ثلاثي الأبعاد الثابت للإنزيمات، فهي لا تتمتع فقط بثبات عالٍ لدرجة الحموضة، والاستقرار الحراري، واستقرار التخزين، بل إنها أيضًا سهلة الفصل عن المتفاعلات، ويمكن إعادة استخدامها، وتحسين الكفاءة. لذلك، فإن تثبيت الإنزيمات أو المواد الحيوية الأخرى على حاملات الكرات المجهرية يكون أكثر ملاءمة لأدائها الوظيفي. وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا ربط الكرات المجهرية الفلورية بأهداف مثل الجينات من خلال الامتصاص الفيزيائي أو الرابطة الكيميائية. ومن خلال ربط هذه الأهداف بالعلامات المقابلة، يمكن إجراء الكشف والتحليل.

بالإضافة إلى ذلك، يمكن أيضًا استخدام الكرات المجهرية الفلورية كمعايير لمعايرة الأدوات البصرية نظرًا لبنيتها الشكلية المستقرة وكفاءة التلألؤ الفعالة.

يعد التحليل المناعي الفلوري المحدد زمنيًا أحد أكثر طرق التحليل المناعي تقدمًا في العصر الحديث. جنبًا إلى جنب مع تأثير التضخيم لإشارات النانو، فإن له آفاق تطبيق واسعة وهو مناسب لتطوير مجموعات التحليل المناعي عالية الحساسية للعلامات الورمية والهرمونات وعوامل أخرى.

بسبب كفاءة التلألؤ المنخفضة لأيونات الأرض النادرة نفسها، عندما تشكل أيونات الأرض النادرة معقدات مع ربيطات ذات معاملات امتصاص عالية، تمتص الربيطات الليزر وتنتقل إلى حالة مثارة، وتنقل الطاقة إلى أيونات الأرض النادرة. عندما تتلقى أيونات الأرض النادرة الطاقة المنقولة، فإنها تثار إلى مستوى طاقة الرنين وتنبعث منها فلورسنت أثناء الانتقال مرة أخرى إلى الحالة الأساسية، مما يُظهر فلورسنتًا قويًا مميزًا لأيونات الأرض النادرة.

بناءً على بنية الكرة الدقيقة وآلية التلألؤ المذكورة أعلاه، فإن الكرة الدقيقة الفلورية المحددة زمنياً لها الخصائص التالية مقارنة بالكرة الدقيقة الفلورية العادية:

(1) عملية التضمين الداخلي - سطح خالٍ من الصبغة لسهولة الاقتران

(2) شدة الفلورسنت - أعلى من الكرات الفلورية الحمراء أو الخضراء العادية

(3) إزاحة ستوكس - أكبر من الكرات المجهرية الفلورية العادية (معظمها أعلى من 250 نانومتر)

(4) نصف العمر - عمر فلوري طويل، قدرة قوية على مقاومة التداخل

عادة ما يكون عمر الفلورسنت المحدد زمنيًا أكثر من 100 ميكروثانية، وهو أعلى بعدة أوامر من حيث الحجم من عمر الفلورسنت للكرات المجهرية الفلورية العادية. وذلك لأن توهج معقدات الأرض النادرة ناتج عن نقل طاقة الحالة المثارة للربيطة

(5) الاستقرار - تتمتع معقدات أيونات الأرض النادرة بثبات أعلى من الفلورسنت العادي وفروقات أكثر استقرارًا بين الدفعات

في الوقت الحاضر، يتم تضمين أكثر الكرات المجهرية الفلورية ذات الدقة الزمنية شيوعًا مع عنصر الأرض النادر اليوروبيوم (Eu)، والذي يستخدم بشكل أساسي في تطوير شرائط الاختبار المناعية الكمية الفلورية للكشف السريع عن POCT، واختبار سلامة الأغذية (بما في ذلك بقايا المبيدات الحشرية والأدوية، وما إلى ذلك)، إلخ. عند دمجها مع كاشف كمي فلوري، يمكن تحقيق الكشف الكمي السريع لمؤشرات مختلفة.