Vantagens das esferas de fluorescência resolvidas no tempo

As esferas de fluorescência resolvidas no tempo, como um tipo especial de microesferas funcionais, são microesferas de poliestireno incorporadas internamente com complexos de íons de terras raras. Os íons de terras raras comumente usados para incorporação interna incluem Eu3+, Tb3+, Sm3+ e Dy3+. Quando esses íons de terras raras formam complexos com certos ligantes, como β-dicetonas e aminas aromáticas, eles podem absorver luz ultravioleta e emitir fortes características fluorescência dos íons de terras raras.

1.  Processo de incorporação interna

As esferas de fluorescência resolvidas no tempo empregam um processo de incorporação interna para corantes fluorescentes. Esta técnica evita efetivamente o vazamento de corantes fluorescentes e garante ótima atividade superficial quando acoplada a biomoléculas. Cada esfera é incorporada internamente com numerosas moléculas fluorescentes, aumentando significativamente a intensidade de fluorescência e a sensibilidade da análise.

    2. Ligante de íons de terras raras

Devido à baixa eficiência de luminescência dos próprios íons de terras raras, quando os íons de terras raras formam complexos com ligantes que possuem altos coeficientes de absorção, os ligantes absorvem a energia do laser e transferem a energia para os íons de terras raras. Ao receber a energia transferida, os íons de terras raras são excitados para um nível de energia ressonante e emitem fluorescência durante a transição do nível de energia ressonante de volta ao estado fundamental. Esta emissão exibe forte fluorescência característica dos íons de terras raras.

Mecanismo de luminescência de complexos de íons de terras raras

(S0 representa o estado fundamental do ligante, S1 representa o estado singleto excitado mais baixo do ligante, T1 representa o estado excitado do ligante e En representa o estado excitado do íon de terras raras.)

Com base na estrutura da microesfera e no mecanismo de luminescência descritos acima, os grânulos de fluorescência resolvidos no tempo têm as seguintes características em comparação com os grânulos de fluorescência convencionais:

Processo de incorporação interna:

Sem corante na superfície, facilitando o acoplamento.

Intensidade de fluorescência:

Maior intensidade de fluorescência em comparação com microesferas regulares de fluorescência vermelha ou verde.

Mudança de Stokes:

Maior deslocamento de Stokes em comparação com microesferas de fluorescência regulares (principalmente acima de 250 nm).

Meia-vida:

Longa vida útil da fluorescência, proporcionando forte resistência a interferências.

(Os tempos de vida da fluorescência resolvidos no tempo são normalmente superiores a 100μs, o que é várias ordens de grandeza superior ao das microesferas de fluorescência regulares. Isto é devido à transferência de energia através do estado excitado dos ligantes em complexos de terras raras.)

Estabilidade:

A estabilidade dos complexos de íons de terras raras é maior em comparação com a fluorescência normal, resultando em um desempenho lote a lote mais consistente.

Atualmente, as esferas de fluorescência resolvidas no tempo mais comuns são incorporadas internamente com o elemento de terras raras Európio (Eu). Essas esferas são amplamente utilizadas no desenvolvimento de tiras de teste de imunoensaio quantitativo de fluorescência para aplicações de teste no local de atendimento (POCT). Eles são amplamente utilizados na gestão de saúde pessoal, diagnósticos clínicos, doenças infecciosas e detecção de epidemias, testes de aplicação da lei no local (como testes de álcool, testes de drogas e toxicologia forense) e testes de segurança alimentar. Os analitos podem ser detectados rápida e quantitativamente com instrumentos quantitativos de detecção de fluorescência.