Microesferas fluorescentes em biomedicina

Microesferas fluorescentes referem-se a partículas com diâmetros que variam de nanômetros a micrômetros (0 Partículas sólidas carregadas com substâncias fluorescentes dentro da faixa de 01-10 μ m, que podem ser excitadas para emitir fluorescência por estimulação de energia externa. O ensaio de fluxo lateral (LFA) se desenvolveu rapidamente nos últimos anos, com vantagens como simplicidade, velocidade, independência de grandes instrumentos e equipamentos e baixo custo. É amplamente utilizado em inspeção em tempo real, inspeção no local e autoinspeção residencial.

Microesferas fluorescentes da SHBC

As microesferas fluorescentes, como um tipo especial de microesfera funcional, não só possuem as propriedades de substâncias inorgânicas e orgânicas, mas também emitem fluorescência sob estimulação de energia externa. As microesferas fluorescentes recentemente desenvolvidas têm tamanho de partícula uniforme, boa monodispersão, boa estabilidade e alta eficiência de luminescência. A curvatura da superfície das microesferas é propícia ao estado de reação ideal da superfície exposta do cluster determinante do antígeno e do local de ligação do anticorpo. Portanto, elas têm uma ampla gama de aplicações em muitos campos, como bioquímica, biomedicina, medicina clínica, análise genética e instrumentos ópticos. Entre eles, a aplicação de microesferas fluorescentes em medicina e biologia é particularmente importante. O carregamento de microesferas fluorescentes em microesferas pode ser dividido em quatro métodos: adsorção por inchaço, incorporação, ligação química e copolimerização

01 Aplicação em marcação e traçado

Microesferas fluorescentes preparadas pela introdução de uma ou mais substâncias fluorescentes na superfície ou dentro de microesferas de polímero foram inicialmente usadas como microesferas fluorescentes padrão para calibrar citômetros de fluxo e microscópios de fluorescência, e gradualmente aplicadas à rotulagem de células, rotulagem de biomoléculas e rastreamento sob condições ativas. Elas também podem imobilizar moléculas de proteína e rastrear seu processo de funcionalização.

02 Aplicação em detecção

Misturando microesferas fluorescentes com ligantes que podem se ligar ao analito na superfície com analito radiomarcado, o analito que pode se ligar às microesferas no sistema pode ser excitado por sua radiação para produzir fluorescência, enquanto o analito que não pode se ligar às microesferas pode ser submerso em água devido à sua distância e não pode ser excitado por sua radiação, permitindo a detecção de produtos não separados. Além disso, as microesferas fluorescentes podem carregar muitas moléculas fluorescentes, e estímulos mais fracos podem disparar sinais mais fortes, então apenas uma pequena quantidade de radiação de baixa energia é necessária para gerar sinais fluorescentes, evitando os riscos de radiação causados pelo uso de microesferas radioativas tradicionais e reduzindo custos sem perder a sensibilidade de detecção.

03 Aplicações em Imunoensaio e Triagem de Medicamentos

Atualmente, a aplicação mais amplamente usada e promissora de microesferas fluorescentes é no campo biomédico, e as microesferas fluorescentes industrializadas no exterior são usadas principalmente neste campo. Inclui principalmente imunoensaio de alto rendimento, triagem de medicamentos, enzimas imobilizadas, etc. As microesferas fluorescentes podem atingir a detecção sensível, rápida e eficiente de vários microrganismos. As microesferas fluorescentes carboxiladas podem ser acopladas covalentemente com anticorpos monoclonais, e as tiras de teste imunocromatográficas de microesferas fluorescentes correspondentes podem ser preparadas por meio de um modo de reação sanduíche de anticorpo duplo para detecção. As microesferas fluorescentes servem como transportadores imobilizados para diferentes alvos de detecção na detecção de amostras biológicas. Elas se ligam a anticorpos ou antígenos por meio de adsorção física ou ligação covalente e podem detectar antígenos ou anticorpos correspondentes em fluidos corporais por meio de testes de aglutinação. Este método tem sido amplamente usado nos estágios iniciais devido à sua simplicidade e sensibilidade, e diferentes microesferas fluorescentes correspondem a diferentes anticorpos de captura, que podem reconhecer diferentes antígenos e atingir a detecção qualitativa e quantitativa de vários antígenos de teste.

04 Aplicação em pesquisa de enzimas imobilizadas e genes

As enzimas podem ser fixadas em microesferas fluorescentes por meio de adsorção física ou ligação química. Devido à morfologia tridimensional fixa das enzimas, elas não só têm alta estabilidade de pH, estabilidade térmica e estabilidade de armazenamento, mas também são fáceis de separar dos reagentes, podem ser reutilizadas e melhoram a eficiência. Portanto, imobilizar enzimas ou outras substâncias bioativas em transportadores de microesferas é mais propício ao seu desempenho funcional. Enquanto isso, as microesferas fluorescentes também podem ser conectadas a alvos como genes por meio de adsorção física ou ligação química. Ao ligar esses alvos aos marcadores correspondentes, a detecção e a análise podem ser realizadas.

Além disso, as microesferas fluorescentes também podem ser usadas como padrões para calibração de instrumentos ópticos devido à sua estrutura morfológica estável e eficiência de luminescência eficiente.

O imunoensaio de fluorescência resolvido no tempo é um dos métodos de imunoensaio mais avançados dos tempos contemporâneos. Combinado com o efeito de amplificação de nano sinais, ele tem amplas perspectivas de aplicação e é adequado para o desenvolvimento de kits de imunoensaio de alta sensibilidade para marcadores tumorais, hormônios e outros fatores.

Devido à baixa eficiência de luminescência dos próprios íons de terras raras, quando os íons de terras raras formam complexos com ligantes com altos coeficientes de absorção, os ligantes absorvem o laser e fazem a transição para um estado excitado, transferindo energia para os íons de terras raras. Quando os íons de terras raras recebem a energia transferida, eles são excitados para o nível de energia de ressonância e emitem fluorescência durante a transição de volta ao estado fundamental, exibindo forte fluorescência característica de íons de terras raras.

Com base na estrutura da microesfera e no mecanismo de luminescência acima, as microesferas fluorescentes resolvidas no tempo têm as seguintes características em comparação com as microesferas fluorescentes comuns:

(1) Processo de incorporação interna – superfície sem corante para fácil acoplamento

(2) Intensidade de fluorescência – maior do que as microesferas fluorescentes vermelhas ou verdes comuns

(3) Deslocamento de Stokes – maior que as microesferas fluorescentes comuns (principalmente acima de 250 nm)

(4) Meia-vida – longa vida útil de fluorescência, forte capacidade anti-interferência

O tempo de vida da fluorescência resolvido no tempo é geralmente superior a 100 μ s, o que é várias ordens de magnitude maior do que o tempo de vida da fluorescência de microesferas fluorescentes comuns. Isso ocorre porque a luminescência de complexos de terras raras é causada pela transferência de energia do estado excitado do ligante

(5) Estabilidade – Os complexos de íons de terras raras têm maior estabilidade do que a fluorescência comum e diferenças entre lotes mais estáveis

Atualmente, as microesferas fluorescentes resolvidas no tempo mais comuns são incorporadas com o elemento de terras raras európio (Eu), que é usado principalmente no desenvolvimento de tiras de teste imunocromatográficas quantitativas fluorescentes para detecção rápida de POCT, testes de segurança alimentar (incluindo resíduos de pesticidas, medicamentos, etc.), etc. Combinado com um detector quantitativo de fluorescência, é possível obter uma detecção quantitativa rápida de diferentes indicadores.