專利名稱：一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及應(yīng)用于生物分子免疫標(biāo)記技術(shù)的閱讀器，特別是一種具有多層結(jié) 構(gòu)的閱讀器。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代生物學(xué)，醫(yī)學(xué)的不斷發(fā)展，后基因組，功能蛋白質(zhì)組的研究發(fā)展非 常迅速，產(chǎn)生了越來(lái)越多的生物學(xué)數(shù)據(jù)。生命科學(xué)研究正在經(jīng)歷從探究方式向以 數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的研究方式轉(zhuǎn)變，生物學(xué)數(shù)據(jù)的采集、處理和運(yùn)用方法的改進(jìn)與創(chuàng)新 也就越來(lái)越迫切。為了研究蛋白質(zhì)等生物大分子的細(xì)胞定位、相互作用及其動(dòng)態(tài) 變化，生物科研人員急需新技術(shù)和新材料來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)等生物大分子的"閱讀"。 但以抗原-抗體特異性結(jié)合原理為基礎(chǔ)的各種免疫學(xué)檢測(cè)方法中，由于抗原-抗體 反應(yīng)后形成的復(fù)合物本身無(wú)色，無(wú)法直接觀察，因而需借助某些化學(xué)基團(tuán)染色， 使其得以顯示，以利于顯微鏡下觀察或成像，即便于"閱讀"。免疫標(biāo)記技術(shù)就 是這樣一種"閱讀"技術(shù)，它是運(yùn)用熒光素、酶、膠體金及其它物理、化學(xué)和生 物發(fā)光劑作為示蹤物，并結(jié)合熒光顯微鏡、酶標(biāo)測(cè)量?jī)x、射線測(cè)量?jī)x等儀器對(duì)結(jié) 果進(jìn)行檢測(cè)的一項(xiàng)技術(shù)。它可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞、亞細(xì)胞、超微結(jié)構(gòu)以及在分子水平上 對(duì)目標(biāo)基因序列，目標(biāo)蛋白質(zhì)進(jìn)行定性、定位的研究。在臨床分子病理診斷和研 究、新基因和蛋白功能的探索、以及在研究生物大分子在細(xì)胞中的合成、轉(zhuǎn)運(yùn)、 分布、以及在生物信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)研究中得到實(shí)際應(yīng)用。
傳統(tǒng)的免疫標(biāo)記技術(shù)如同位素法、化學(xué)熒光法、化學(xué)發(fā)光法、酶標(biāo)等顯示方
法進(jìn)行"分子識(shí)別"，然后用精密的掃描儀或CCD攝像技術(shù)記錄，最后通過(guò)計(jì)算 機(jī)軟件數(shù)據(jù)處理以得到綜合信息。人們?cè)缂赫J(rèn)識(shí)到傳統(tǒng)的免疫標(biāo)記技術(shù)具有3個(gè)
明顯缺點(diǎn)即生物體的自發(fā)光、光漂白和需要在線監(jiān)測(cè)。近十年內(nèi)，先進(jìn)的"閱 讀"技術(shù)在國(guó)際上相繼出現(xiàn)，如熒光團(tuán)Cy-5，納米金，半導(dǎo)體量子點(diǎn)CdSe等，
解決了光漂白問題。但這些"閱讀"技術(shù)都有其競(jìng)爭(zhēng)'性，周限性，鄰量'子點(diǎn)技術(shù) 存在制造成本高、材料本身有毒性的問題，能否推廣和最終能否實(shí)用最近己有不 少學(xué)者提出質(zhì)疑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新的"閱讀"技術(shù)，具體的說(shuō)，是一種具有多層結(jié) 構(gòu)的生物分子閱讀器，該閱讀器具有性能好、功能強(qiáng)、成本低、易操作且探測(cè)靈 敏度高的特點(diǎn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是， 一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器，該閱讀器最內(nèi)層為光頻
率轉(zhuǎn)換材料1，在光頻率轉(zhuǎn)換材料1的外部包覆一層含0H基團(tuán)的活化層2，包覆 方式可以是全包或點(diǎn)狀包覆，在活化層2的外部通過(guò)物理吸附或化學(xué)共價(jià)形式連 接一層功能基團(tuán)層3，功能基團(tuán)為含有胺基、羧基、硫氫基、或醛基的功能基團(tuán)中 的一種或多種；平均粒徑范圍為20nm l^im;在功能基團(tuán)層3的外層，通過(guò)生物 分子固定技術(shù)，將生物分子與該閱讀器連接，通過(guò)檢測(cè)頻率轉(zhuǎn)換材料2頻率的變 化，"閱讀"被固定在該閱讀器上的生物分子、臨床手術(shù)(如腫瘤/塊切除)成像。 所述的含OH基團(tuán)的活化層2為水合氧化鋁、水合氧化硅、硅酸、水合硅鋁氧化物、 水合氧化鋅、水合稀土氧化物、水合氧化鐵、水合氧化鈷、油酸屮的一種或多種。 所述的生物分子為蛋白質(zhì)、抗體/抗原、酶、核酸、DNA、 RNA、細(xì)胞組織、腫瘤組 織等。
對(duì)于光頻率轉(zhuǎn)換材料1主要有兩類 一類是將高頻率(如藍(lán)紫可見光)轉(zhuǎn)換 為低頻率(如藍(lán)、綠、紅、紅外)，另一類則相反，低頻率(如紅外)轉(zhuǎn)換為高頻 率(如可見光子)。
將高頻率轉(zhuǎn)換為低頻率，要求所選擇的光頻率轉(zhuǎn)換材料1有較寬的吸收頻率， 而且，盡量接近能量較低的藍(lán)紫光區(qū)，同時(shí)，它本身的化學(xué)性質(zhì)也要求穩(wěn)定。這 樣，它對(duì)要固定的生物分子的損傷要小一些、靈敏度高一些，而且應(yīng)用范圍更廣。
這樣的頻率轉(zhuǎn)換材料有
1)、鋁酸鹽基質(zhì)材料，其組成表達(dá)式為(YkGcU3(Al^Gay)50,2:Ce5，，其中x、 y為摩爾系數(shù)，0^x51 ， 0SySl 。在400~500nm光照射下，發(fā)射光譜峰值為52(T570nm。 其光譜特性見圖1， x， y的變化能使光譜的峰值變化。Gd取代部分Y，發(fā)射光譜 峰值向長(zhǎng)波方向偏移，03+離子加入量增加也有相似的效果，而Ga的加入則使波 長(zhǎng)變短。可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)發(fā)射波長(zhǎng)，從而可以應(yīng)用于不同生物分子的閱讀。2)、 硅酸鹽基質(zhì)材料，其組成表達(dá)式為aLObMOcSi02'dR : Eux, Lny，艽中L=Sr, Ca, Ba, Zn; M=Mg，Cd,Zn; R=B203,P205,卣族元素；Ln= Nd， Dy, Ho， Tm, La， Pr， Ce， Mn, Bi, Sn， Sb; 0.6^a^6, 0SbS5， lSc$9, (Kc^0.7， 0.00001^^0.2， 0￡yS0.3。在300 520nm 光照射下，發(fā)光光譜峰值范圍46(T620nm，它取決于a、b、c值的變化。如2L0 Si02: Eu， L=Sr波長(zhǎng)為560nm左右，Ca和Ba替代部分Sr，都會(huì)使波長(zhǎng)變短，圖2為 SrL92Bao.o6Si04:0.02Eu2+的光譜特性。2LO'Mg02Si02: Eu中，L-Ca時(shí)波長(zhǎng)為540醒 左右，Sr和Ba替代部分Ca，都會(huì)使波長(zhǎng)變短，L二Sr時(shí)波長(zhǎng)為470nm左右。
3)、硅氮(碳)基質(zhì)材料，其組成表達(dá)式為L(zhǎng)xMyN(2x,3+4y/3):R, LxMyOzN(2x/3+4y/3.2a,3):R， 0.5$x￡3, 1.5^^8, 0<z^3或LxMyXtOzN(2x/3+4y/3+t.2z/3):R， 0.5<x<1.5, 1.5<y<2.5, 0<t<0.5, 1.5<z<2.5; L=Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Zn; M=C, Si, Ge, Sn, Ti，Zr，Hf; X=B, Al， Ga， In; R=Y, La， Ce, Pr, Nd， Sm。在300 520nm光照射下，發(fā) 光光譜峰值為52(T630nm。圖3為8化.6812021^2:0.4￡112+的光譜特性。上述材料的吸 收范圍都很寬，延展到了藍(lán)綠光區(qū)(&500nm，即20000cm'1 )，可以使用能量較低 的藍(lán)光作為轉(zhuǎn)換源，而轉(zhuǎn)換后的頻率范圍也很寬，而且可以按需要變化。
將低頻率轉(zhuǎn)換為高頻率的光頻率轉(zhuǎn)換材料l，則要求它具有高的轉(zhuǎn)換效率，本 身化學(xué)穩(wěn)定性要高。這樣的頻率轉(zhuǎn)換材料有
1)、硫氧化物基質(zhì)材料，其組成表達(dá)式為L(zhǎng)ri202S:Yb，Re，其中，Ln二Y、 La、 Gd、 Lu中的一種或多種元素的組合；Re=Tm、 Er、 Ho、 Tb、 Pr、 Nb中的一種或 多種元素的組合。在79(T990nm、 104(Tl640nm激光照射下，發(fā)光顏色可以是藍(lán)、 藍(lán)綠、綠、黃、紅、紅外。圖4為Y202S:Yb,Tm的光譜特性，它可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)色和 紅外輸出。圖5~7為Y202S:Yb,Er的光譜特性，它可以實(shí)現(xiàn)黃綠、黃和紅色輸出。 圖8為Y202S:Yb，Pr的光譜特性，它可以實(shí)現(xiàn)藍(lán)綠色輸出。圖9為Y202S:Yb,Ho
的光譜特性，它可以實(shí)現(xiàn)綠色輸出，特別地，它的轉(zhuǎn)換效率非常高，是Y202S:Yb,Er 的兩倍以上(圖IO)。變化Ln的種類，可以使轉(zhuǎn)換效率和發(fā)光顏色發(fā)生變化。至 于入射源，為了簡(jiǎn)便，本發(fā)明采用的是激光，當(dāng)然也可以其他相同波長(zhǎng)的光源， 甚至波長(zhǎng)變化范圍超出上述范圍，也有相似效果，只是效率有差別。
2) 、氟化物基質(zhì)材料，其組成表達(dá)式為MLnF4:Yb, Re，其中M=Li、 Na、 K 中的一種或多種元素的組合；Ln=Y、 La、 Gd、 Lu中的一種或多種元素的組合；Re 二Tm、 Er、 Ho、 Tb、 Pr、 Nb中的一種或多種元素的組合。在79(T990nm、 1040 1640nm 激光照射下，發(fā)光顏色可以是藍(lán)、藍(lán)綠、綠、黃、紅、紅外。它的光譜特性和變 化規(guī)律與硫氧化物基質(zhì)材料相似。
3) 、鎢(鉬)酸鹽基質(zhì)材料，其組成表達(dá)式為L(zhǎng)n2(R04)3:Yb， Re，其中R=Mo、 W中的一種或多種元素的組合；Ln=Y、 La、 Gd、 Lu中的一種或多種元素的組合； Re二Tm、Er、Ho、Tb、Pr、Nb中的一種或多種元素的組合。在79(T990nm、 104(Tl640nm 激光照射下，發(fā)光顏色可以是藍(lán)、藍(lán)綠、綠、黃、紅、紅外。它的光譜特性和變 化規(guī)律與硫氧化物基質(zhì)材料相似。
4) 、氧化物基質(zhì)材料，其組成表達(dá)式為L(zhǎng)n203:Yb, Re，其中Ln=Y、 La、 Gd、 Lu中的一種或多種元素的組合；Re=Tm、 Er、 Ho、 Tb、 Pr、 Nb中的一種或多種元 素的組合。在78(T990nm、 104(Tl640mn激光照射下，發(fā)光顏色可以是藍(lán)、藍(lán)綠、 綠、黃、紅、紅外。它的光譜特性和變化規(guī)律與硫氧化物基質(zhì)材料相似。
但是，上述光頻率轉(zhuǎn)換材料本身是惰性較強(qiáng)的無(wú)機(jī)材料，抗體等生物大分子 很難直接固定在其上，我們將其制成層狀結(jié)構(gòu)，在惰性較強(qiáng)的無(wú)機(jī)材料的表層覆 蓋一層含0H基團(tuán)的活化層2，該活化層2可以是無(wú)機(jī)物，如水合氧化鋁、水合氧 化硅(硅酸)、水合硅鋁氧化物、水合氧化鋅、水合稀土氧化物、水合氧化鐵、水 合氧化鈷；也可以是有機(jī)物層，如油酸。采用的覆蓋方式可以是全包(圖11)或 點(diǎn)狀包覆(圖12)，可以通過(guò)物理或化學(xué)方法將該活化層2覆蓋在頻率轉(zhuǎn)換材料1 表面。該活化層2的作用有兩個(gè) 一是使惰性較強(qiáng)的頻率轉(zhuǎn)換材料1具有一定的 親水性、為生物應(yīng)用打好基礎(chǔ)；其次，通過(guò)這層活化層2，與一層含有胺基、羧基、 硫氫基、醛基的功能基團(tuán)層3相連接。功能基團(tuán)的選擇是根據(jù)要固定的生物分子
(如蛋白質(zhì)、抗體、酶、核酸等)性質(zhì)來(lái)選擇的。功能基團(tuán)層3的'連'接方法是根 據(jù)功能基團(tuán)來(lái)確定的，采用經(jīng)典方法即可，圖13是胺基與水合氧化硅連接的原理 流程圖。多層結(jié)構(gòu)的閱讀器與生物分子的連接可以采用常規(guī)的生物分子固定技術(shù)。多層結(jié)構(gòu)的閱讀器的平均粒徑范圍是20nm lum，粒度太小(<20nm)，會(huì)影響光 頻率轉(zhuǎn)換效率，需要加大照射/激發(fā)源的功率，對(duì)固定的生物分子造成的損傷也會(huì) 加大；粒度太大，容易沉降，會(huì)影響應(yīng)用效果，如要進(jìn)入血液循環(huán)，要求粒子的 粒徑小于《300nm，要進(jìn)入骨髓，則要求粒子的粒徑小于〈100nm。粒度大于1 w m， 應(yīng)用領(lǐng)域受到限制。我們發(fā)現(xiàn)，最佳的粒徑范圍是20nnT500mi1。該新型的多層結(jié)構(gòu)的生物分子閱讀器具有10—18的靈敏度，相當(dāng)于最優(yōu)傳統(tǒng)標(biāo) 記探測(cè)技術(shù)的極限靈敏度。最主要的應(yīng)用領(lǐng)域是快速免疫測(cè)定，高通量藥物篩選， 基因組和藥物基因組的應(yīng)用，手術(shù)成像，獸醫(yī)檢驗(yàn)，食品和環(huán)境檢驗(yàn)，化學(xué)和生 物戰(zhàn)，以及便攜式圖像分析儀、試劑分析盒、小型分析儀等。發(fā)光亮度的測(cè)量采用LS-100亮度計(jì)(測(cè)量范圍0.001 to 299900Cd/m2， MINOLTA)。其光譜響應(yīng)與人眼的光譜敏感度相符。將樣品置于一個(gè)暗箱內(nèi)，用亮度計(jì)接收由激發(fā)源照射樣品而產(chǎn)生的發(fā)光，用標(biāo)準(zhǔn)白板替換樣品時(shí)，其發(fā)光亮度 應(yīng)低于0. Olcd m—2。本發(fā)明的有益效果是，發(fā)光強(qiáng)度高，斯托克斯位移大，發(fā)射峰的半高寬?。?作為"閱讀"技術(shù)的分子或顆粒尺寸小，并且具有較好的生物兼容性；"閱讀" 技術(shù)的載體無(wú)自發(fā)熒光和光漂白；本身無(wú)毒。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的(YkG4)3(Al^Ga^Ou:Ce3+的光譜特性。 圖2是本發(fā)明的StY92Ba謹(jǐn)SiO4:0.02E,的光譜特性。 圖3是木發(fā)明的Sro.6Si202N2:0.4Eu"的光譜特性。 圖4是本發(fā)明的Y202S:Yb，Tm的藍(lán)色/紅外光(視覺為藍(lán)色、可調(diào))。 圖5是本發(fā)明的Y202S:Yb,Er黃綠光(視覺為黃/綠色、可調(diào))。
圖6是本發(fā)明的Y202S:Yb，Er紅綠光(視覺為黃/橙色、可調(diào))。 圖7是本發(fā)明的Y202S:Yb,Er紅光(視覺為紅色、可調(diào))。 圖8是本發(fā)明的Y202S:Yb,Pr藍(lán)綠光(視覺為藍(lán)綠色、可調(diào))。 圖9是本發(fā)明的Y202S:Yb,Ho純綠光。圖10是本發(fā)明的Y2O2S:Yb,Ho和Y202S:Yb, Er發(fā)光亮度的比較。圖11是本發(fā)明的全包覆方式的多層結(jié)構(gòu)閱讀器示意圖。圖12是本發(fā)明的點(diǎn)狀包覆的多層結(jié)構(gòu)閱讀器示意圖。圖13是本發(fā)明的胺基與水合氧化硅連接的原理流程圖。圖14是本發(fā)明的Y202S:Yb，Ho納米粒子的透射電境照片。圖15是本發(fā)明的980nm LD激發(fā)的Y202S:Yb，Ho生物閱讀器發(fā)光效果照片。圖中1、光頻率轉(zhuǎn)換材料，2、活化層，3、功能基團(tuán)層。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1采用固相反應(yīng)法制備粒徑約5um的2CaO Mg0 2Si02:0. 02Eu，后將其破碎， 采用沉降法選出200 400nm之間的粒子，徹底清洗后超聲分散于無(wú)水乙醇中，然 后用廣2%的硅酸鉀溶液中(K20.xSi02)浸泡30min (硅酸鉀溶液中加入適量的 表面活性劑)，用稀鹽酸調(diào)節(jié)pH值到8 9。離心沉降后于ll(TC老化脫水5h (含水 合氧化硅的活化層)。然后，根據(jù)圖13的流程在水合氧化硅的表面連接胺基，即 得生物分子閱讀器，放入4。C的冰箱中待用。該閱讀器在450nm藍(lán)光照射下，發(fā)光 顏色為黃綠色。用該方法得到的水合氧化硅的活化層2是全包覆型的，如果直接采用納米級(jí) Si02或A1A膠體，則可得到點(diǎn)狀包覆型的Si02或八1203活化層。 使用同樣的方法可得到其他頻率轉(zhuǎn)換材料1制備的閱讀器。實(shí)施例2
先制備平均粒徑50nm的Y202S:Yb， Ho納米粒子(如圖15)，徹底清洗后超聲分 散于無(wú)水乙醇中待用待用。將異丙醇鋁溶于異丙醇鋁+甲苯中(體積比1%)，充 分?jǐn)嚢韬蠹尤?%的水進(jìn)行水解，形成水合氧化鋁。將二者混合，并加入適量的表 面活性劑，離心沉降后于15(TC老化脫水5h (含水合氧化鋁的活化層)。然后采用 碘乙酰和溴乙?；罨ㄟB接上硫氫基層，即得生物分子閱讀器，放入4。C的冰箱中 待用。該閱讀器在980nm IR LD照射下，發(fā)光顏色為黃綠色(如圖16)。相似地，采用Sol-Gel法，很容易得到水合硅鋁氧化物、水合氧化鋅、水合 稀土氧化物、水合氧化鐵、水合氧化鈷活化層2。值得注意的是，應(yīng)該控制活化層 2的厚度，特別水合氧化鐵、水合氧化鈷活化層2超過(guò)20nm，就會(huì)使發(fā)光效率大 大下降?；罨瘜?的厚度可以通過(guò)控制反應(yīng)時(shí)間，反應(yīng)物濃度來(lái)調(diào)節(jié)，活化層2 的結(jié)合強(qiáng)度通過(guò)兩個(gè)方法來(lái)加強(qiáng) 一是適當(dāng)添加表面活性劑，二是控制老化脫水 的溫度和時(shí)間。實(shí)施例3采用常溫EDTA絡(luò)合沉淀法制備NaGdF4: Yb， Ho納米材料，溶于甲醇，并與N- (2-氨基乙基)乙醇胺混合。用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器驅(qū)除甲醇，并在50-8(TC的真空中驅(qū)除水分， 隨后加熱到20(TC，保溫lh，并通Ar，冷卻到8(TC。然后將十八烯(90%)和油 酸(90%)加入到上述反應(yīng)容器中。在磁力攪拌下，將上述溶液緩慢加熱到10(TC， 保溫30min，并抽真空，以驅(qū)除殘留的水和氧。周期性通入Ar氣以凈化溶液，該 溶液呈淡黃色。然后以1(TC/min的加熱速度升溫到30(TC，保溫lh，并通入Ar 氣。冷卻到室溫，加入己垸/丙酮(1:4)，離心分離，用乙醇洗滌一次，然后用少 量的氯仿純化，并用過(guò)量的乙醇令顆粒沉淀下來(lái)，真空干燥至少24h。該納米材料 可在非極性溶液超聲10-20min分散。油酸分子將覆蓋在合成的NaGdF4:Yb， Ho納 米材料表面，得到含油酸基團(tuán)的活化層2。通過(guò)雙功能交聯(lián)劑(如NH2-PEG-C00H) 在其表面可進(jìn)一步表面連接胺基，即得生物分子閱讀器，放入4'C的冰箱中待用。該閱讀器在980nm IR LD照射下，發(fā)光顏色為黃綠色。實(shí)施例4原料尿素、鉬酸銨((肌)6Mo70m 4H20)、鑭系稀土硝酸鹽(Gd(N03)3 6H20、 Yb(N03)3 6H20、 Ho(N03)3 6H20)。按化學(xué)計(jì)量比(Gd。.79Yb。jHo。.,k,)2Mo30,2準(zhǔn)確稱量各種反應(yīng)物(其中Gd/Mo/尿素 摩爾比為1:2:5)，將其在瑪瑙研缽中研磨，混合均勻后將前驅(qū)物放入電爐中加熱 引發(fā)燃燒反應(yīng)。具體過(guò)程是，前驅(qū)物的制備(1) 首先按比例準(zhǔn)確稱量各種反應(yīng)物。(2) 將稱量的原料倒入瑪瑙研缽中，研磨約30分鐘混合物為凝膠狀。(3) 將混合物快速轉(zhuǎn)移到剛玉坩堝中，即得到可用于燃燒合成的前驅(qū)物。 樣品的燃燒合成:先將高溫電阻爐加熱到燃燒反應(yīng)的引發(fā)溫度，燃燒將裝有前驅(qū)物 的剛玉坩堝快速放進(jìn)高溫的電阻爐屮，約幾分鐘后，即可觀察到反應(yīng)物劇烈沸騰、 膨脹，然后開始燃燒，可見明顯得燃燒蔓延現(xiàn)象，反應(yīng)大約十分鐘內(nèi)完成。燃燒 完成后取出樣品，冷卻后將產(chǎn)物再經(jīng)400 80(TC熱處理2h，去除未反應(yīng)完全的碳 等雜質(zhì)，即得到所需的納米級(jí)(Gd。.79Yb。.wHo。.。3)2Mo:A2合成產(chǎn)物。后面的工藝同實(shí)施 例l。即得生物分子閱讀器，放入4r的冰箱中待用。該閱讀器在980mn IR LD照 射下，發(fā)光顏色為黃綠色。
權(quán)利要求
1、一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器，其特征在于，該閱讀器最內(nèi)層為光頻率轉(zhuǎn)換材料(1)，在光頻率轉(zhuǎn)換材料(1)的外部包覆一層含OH基團(tuán)的活化層(2)，在活化層(2)的外部通過(guò)物理吸附或化學(xué)共價(jià)形式連接一層功能基團(tuán)層(3)，功能基團(tuán)為含有胺基、羧基、硫氫基、或醛基的功能基團(tuán)中的一種或多種；平均粒徑范圍為20nm～1μm；在功能基團(tuán)層(3)的外層，通過(guò)生物分子固定技術(shù)，將生物分子與該閱讀器連接，通過(guò)檢測(cè)頻率轉(zhuǎn)換材料(1)頻率的變化，可以“閱讀”被固定在該閱讀器上的生物分子。
2、 根據(jù)利要求1所述的一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器，其特征在于，所述的 光頻率轉(zhuǎn)換材料(1)的組成表達(dá)式為L(zhǎng)n202S:Yb，Re，其中，Ln=Y、 La、 Gd、 Lu中的一種或多種元素的組合；Re=Tm、 Er、 Ho、 Tb、 Pr、 Nb中的一種或多 種元素的組合，在790 990nm、 1040 1640nm激光照射下，發(fā)光顏色可以是藍(lán)、 藍(lán)綠、綠、黃、紅、紅外。
3、 根據(jù)利要求1所述的一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器，其特征在于，所述的 光頻率轉(zhuǎn)換材料(1)的組成表達(dá)式為MLnF4:Yb，Re，其中M=Li、 Na、 K中的 一種或多種元素的組合；Ln=Y、 La、 Gd、 Lu中的一種或多種元素的組合；Re =Tm、 Er、 Ho、 Tb、 Pr、 Nb中的一種或多種元素的組合，在780 990nm、 1040 1640nm激光照射下，發(fā)光顏色可以是藍(lán)、藍(lán)綠、綠、黃、紅、紅外。
4、 根據(jù)利要求1所述的一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器，其特征在于，所述的 光頻率轉(zhuǎn)換材料(1)的組成表達(dá)式為L(zhǎng)n2(R04)3:Yb, Re，其中R=Mo、 W中的 一種或兩種元素的組合；Ln=Y、 La、 Gd、 Lu、 Nb中的一種或多種元素的組合； Re二Tm、Er、Ho、Tb、Pr屮的一種或多種元素的組合，在780 990nm、1040 1640nm 激光照射下，發(fā)光顏色可以是藍(lán)、藍(lán)綠、綠、黃、紅、紅外。
5、 根據(jù)利要求1所述的一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器，其特征在于，所述的光頻率轉(zhuǎn)換材料(1)的組成表達(dá)式為L(zhǎng)ri203:Yb,Re，其中Ln=Y、 La、 Gd、 Lu 中的一種或多種元素的組合；Re=Tm、 Er、 Ho、 Tb、 Pr、 Nb中的一種或多種 元素的組合，在780 990nrn、 1040~1640nm激光照射下，發(fā)光顏色可以是藍(lán)、 藍(lán)綠、綠、黃、紅、紅外。
6、 根據(jù)利要求1所述的一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器，其特征在于，所述的 光頻率轉(zhuǎn)換材料(1)的組成表達(dá)式為(Y^GcU3(A"Ga》50i2:Ce3、其中x、 y為 摩爾系數(shù)，0《x《l， 0《y《l，在400 500醒光照射下，發(fā)射光譜峰值為 520 570nm。
7、 根據(jù)利要求l所述的一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器，其特征在于，所述的 光頻率轉(zhuǎn)換材料(1 )的組成表達(dá)式為aLObMOcSi02.dR : Eux, Lny，其中L=Sr, Ca, Ba, Zn; M=Mg, Cd， Zn; R=B203, P205，鹵族元素；Ln= Nd, Dy， Ho, Tm, La, Pr， Ce, Mn, Bi, Sn, Sb; 0.6《a《6, 0《b《5, l《c《9, 0《d《0.7, 0.00001《x《0.2, 0《y 《0.3，在300 520nm光照射下，發(fā)光光譜峰值為460~620nm。
8、 根據(jù)利要求1所述的一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器，其特征在于，所述的 光頻率轉(zhuǎn)換材料(1)的組成表達(dá)式為L(zhǎng)xMyN(2x/3+4y/3):R， LxMyOzN^3十4y/3.2z/":R， 0.5《x《3， 1.5《y《8， 0<z《3或LxMyXtOzN(2x/3+4y/3+t_2z/3):R， 0.5<x<1.5, 1.5<y<2.5， 0<t<0.5, 1.5<z<2.5; L=Be, Mg, Ca, Sr， Ba, Zn; M=C， Si， Ge, Sn, Ti, Zr, Hf: X=B， Al, Ga， In; R=Y， La, Ce, Pr, Nd， Sm。在30(T520nm光照射下，發(fā)光光譜峰值為 520 630nm。
9、 根據(jù)利要求1所述的一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器，其特征在于，所述的 含OH基團(tuán)的活化層(2)為水合氧化鋁、水合氧化硅、硅酸、水合硅鋁氧化物、 水合氧化鋅、水合稀土氧化物、水合氧化鐵、水合氧化鈷、油酸中的一種或多種。
10、 根據(jù)利要求1所述的一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器，其特征在于，所述的 生物分子為蛋白質(zhì)、抗體/抗原、酶、核酸、DNA、 RNA、細(xì)胞組織、腫瘤組織。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有多層結(jié)構(gòu)的閱讀器，平均粒徑范圍20nm～1μm；其最內(nèi)層為光頻率轉(zhuǎn)換材料，在其外為包覆一層含OH基團(tuán)的活化層，在活化層外通過(guò)物理吸附或化學(xué)共價(jià)形式連接一層含有胺基、羧基、硫氫基、醛基的功能基團(tuán)層；在其功能基團(tuán)層外層，通過(guò)生物分子固定技術(shù)，將生物分子與該閱讀器連接。通過(guò)檢測(cè)光頻率轉(zhuǎn)換材料光頻率的變化，達(dá)到“閱讀”被固定在該閱讀器上的生物分子。本發(fā)明的有益效果是，發(fā)光強(qiáng)度高，斯托克斯位移大，發(fā)射峰的半高寬小；作為“閱讀”技術(shù)的分子或顆粒尺寸小，并且具有較好的生物兼容性；“閱讀”技術(shù)的載體無(wú)自發(fā)熒光和光漂白；本身無(wú)毒。
文檔編號(hào)G01N33/48GK101105453SQ200710011028
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月17日
發(fā)明者姚 付, 曹望和, 羅昔賢 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)