简述乳化基于无机/聚合物复合微球液相悬浮式生物芯片系统构建及运用站

论文导读：
摘要：聚合物微球具有比表面积大、粒径形貌可控、表面可灵活修饰多种官能团等特点，是一种十分适合生物医学运用的载体。无机纳米颗粒作为纳米材料的重要组成部分，由于其特殊的尺寸效应而具有独特的功能性。由此，将无机纳米颗粒与聚合物微球相结合所形成的新型复合微球能够兼具两者的特性，以而在生物医学领域有着巨大的运用潜力。这其中，基于荧光编码微球的液相悬浮式生物芯片，作为一项新兴生物检测技术，因其高通量，多元化等特点而受到广泛关注。本论文的工作主要围绕着基于无机/聚合物复合微球的液相悬浮式生物芯片系统的构建及运用进行相关探讨，具体开展了以下工作。（1）将传统的分散聚合法、种子聚合法、乳液溶剂挥发法与新技术膜乳化法相结合，可控地制备了具有不同结构形貌的单分散表面羧基化聚合物微球。首先以分散聚合制备的单分散聚苯乙烯微球作为种子，利用种子聚合法制备出了单分散聚（苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酸）多孔微球。微球的孔结构与粒径可由种子微球的性质和交联剂浓度来进行制约，且带有来自于丙烯酸的羧基。之后又利用膜乳化-乳液溶剂挥发法制备了无孔的聚（苯乙烯-马来酸酐）共聚物微球。在合适的膜乳化条件下，微球单分散性良好且粒径大小可由膜孔径来进行制约，通过对微球进行表面酸催化水解改性则可使微球表面带有羧基官能团。最后又以膜乳化-乳液溶剂挥发法制备出的单分散聚苯乙烯微球作为种子，利用种子聚合法制备了单分散表面羧基化的聚（苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酸）中空微球，并通过调节种子微球的分子量实现了对中空微球的形貌制约。（2）根据制备聚合物微球的策略机理以及所得微球的结构特点,我们采取不同策略进行无机纳米颗粒/聚合物复合微球的制备。首先利用所制备的单分散聚（苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酸）微球的多孔结构，在以往溶胀法渗透包埋的原理基础上，设计了以微球内外高量子点浓度差为主要驱动力的溶胀挥发法来进行量子点复合荧光微球的制备。此策略相对传统溶胀法在对量子点的包埋和保护上具有更好效果，并可通过调节溶胀溶液中量子点的种类与浓度使微球具有不同的荧光发射光谱。在此基础上，以一步制备无机/聚合物复合微球为设计思想，我们又将膜乳化技术引入复合微球的制备。与溶胀挥发法相比，其所制备的量子点复合荧光微球具有更好的荧光时间稳定性，能够在不同温度和pH值环境中保持良好的荧光性能，并可通过简单地调节分散相中量子点的种类与浓度使微球具有多样的荧光发射光谱。最后，鉴于膜乳化-乳液溶剂挥发法的策略优势，我们还进一步通过在分散相中同时加入Fe3O4磁性纳米颗粒与量子点，制备了具有磁性和荧光双功能特性的复合微球。（3）基于自制的量子点复合荧光微球，我们初步构建了一个以流式细胞仪作为检测平台的液相悬浮式生物芯片检测系统。首先革新性地引入与微球尺寸相关的前向散射（FS）信号，结合微球在FL1和FL4两个波段荧光检测通道中的荧光信号，建立起了具有30个编码的三维微球编码库。之后，以乙肝病毒的五种抗原/抗体作为检测对象，利用流式细胞仪进行了实验案例的设计以及乙肝病毒的免疫检测。通过对乙肝病毒五种血清标记物所进行的单因子免疫检测，交叉反应检测以及多因子免疫检测实验，我们成功获得了多条具有良好特异性与灵敏度的检测信号-检测目标物浓度相关曲线。以此为基础，我们还对人血清样品进行了测试，并与商用临床诊断技术进行了比较。最终我们以结果上验证了自制液相悬浮式生物芯片系统在生物医学检测上的可行性和有效性。此外，我们还利用自制磁性荧光微球成功地对乙肝病毒HBsAg分子进行了特异性磁分离，以而进一步提升了自制复合微球在生物医学领域的潜在运用价值。在综上全文三大部分的探讨中，我们在如下方面得到了新颖的探讨结果：1）在量子点复合荧光微球的制备中，提出了一种溶胀-挥发法来提升所得微球的荧光性能，并通过该策略与传统溶胀法的比较证实了其在制备量子点复合荧光微球中的优势。2）将SPG膜乳化法用于无机纳米颗粒/聚合物复合微球的制备。该策略条件温和、制备效率高的特点使其在量子点复合荧光微球的制备中具有突出优势，所得微球尺度均一可控、荧光性能优异。3）在量子点复合微球编码库的建立中，基于流式细胞仪检测平台，利用膜乳化法在微球尺寸调节中的优势，将FS这一与尺寸相关的信号作为新型编码参数，以而丰富了编码库中微球编码的数目，最终成功设计并初步实现了量子点复合编码微论文导读：复合荧光微球的荧光稳定性测试108-1093.2.7检测与表征109-1113.3结果与讨论111-1323.3.1量子点111-1123.3.2Fe_3O_4磁性纳米颗粒112-1133.3.3溶胀挥发法制备量子点复合荧光微球113-1193.3.4膜乳化-乳液溶剂挥发法制备量子点复合荧光微球119-1243.3.5量子点复合荧光微球的荧光稳定性探讨124-1273.3.6膜乳化-溶剂挥发法
球在乙肝病毒多因子免疫检测中的运用。关键词：聚合物微球论文膜乳化论文量子点论文磁性纳米颗粒论文液相悬浮式生物芯片论文乙肝病毒论文
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ABSTRACT7-16
第一章 绪论16-59

1.1 引言16-17

1.2 聚合物微球的制备策略17-25

1.2.1 乳液聚合法17-18

1.2.2 悬浮聚合法18

1.2.3 分散聚合法18-19

1.2.4 种子聚合法19-20

1.2.5 乳液溶剂挥发法20-21

1.2.6 微流控技术21-22

1.2.7 膜乳化技术22-25

1.3 无机纳米颗粒及其聚合物复合微球的制备策略25-37

1.3. 量子点26-28

1.3.2 磁性纳米颗粒28-29

1.3.3 无机/聚合物复合微球的制备策略29-37

1.4 无机/聚合物复合微球在生物医学中的运用37-48

1.4.1 生物标记与显影成像37-39

1.4.2 生物分离39

1.4.3 靶向给药39-40

1.4.4 液相悬浮式生物芯片40-48

1.5 论文选题和设计思路48-49

参考文献49-59
第二章 单分散表面羧基化聚合物微球的制备59-102

2.1 引言59-60

2.2 实验部分60-66

2.1 材料与试剂60-61

2.2 种子聚合法制备单分散聚（苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酸）多孔微球61-62

2.3 膜乳化-乳液溶剂挥发法制备单分散聚（苯乙烯-马来酸酐）共聚物微球62-63

2.2.4 膜乳化-种子聚合法制备单分散聚（苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酸）中空微球63-65

2.5 检测与表征65-66

2.3 结果与讨论66-94

2.3.1 种子聚合法制备单分散聚（苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酸）多孔微球66-73

2.3.2 膜乳化-乳液溶剂挥发法制备单分散聚（苯乙烯-马来酸酐）共聚物微球73-85
2.3.3 膜乳化-种子聚合法制备单分散（苯乙烯-二乙烯基苯-丙烯酸）中空微球85-94

2.4 本章小结94-95

参考文献95-102
第三章 无机/聚合物复合微球的制备102-137

3.1 引言102-103

3.2 实验部分103-111

3.

2.1 材料与试剂103-104

3.

2.2 量子点的合成及分离104-106

3.

2.3 Fe_3O_4磁性纳米颗粒的合成与分离106

3.

2.4 溶胀挥发法制备量子点复合微球106-107

3.

2.5 膜乳化-溶剂挥发法制备无机/聚合物复合微球107-108

3.

2.6 量子点复合荧光微球的荧光稳定性测试108-109

3.

2.7 检测与表征109-111

3.3 结果与讨论111-132

3.1 量子点111-112

3.2 Fe_3O_4磁性纳米颗粒112-113

3.3 溶胀挥发法制备量子点复合荧光微球113-119

3.4 膜乳化-乳液溶剂挥发法制备量子点复合荧光微球119-124

3.5 量子点复合荧光微球的荧光稳定性探讨124-127

3.3.6 膜乳化-溶剂挥发法制备 Fe_3O_4纳米颗粒&量子点复合磁性荧光微球127-132

3.4 本章小结132-134

参考文献134-137
第四章 液相悬浮式生物芯片系统的构建及其生物检测运用137-176

4.1 引言137-138

4.2 实验部分138-149

4.

2.1 材料与试剂138-140

4.

2.2 膜乳化-乳液溶剂挥发法制备量子点复合荧光编码微球140

4.

2.3 生物检测实验用缓冲液的配制140-142

4.

2.4 量子点复合荧光微球的细胞毒性实验142-143

4.

2.5 乙肝病毒两对半免疫检测实验143-149

4.

2.6 检测与表征149

4.3 结果与讨论149-171
4.

3.1 量子点复合荧光微球的细胞毒性检测149-151

4.

3.2 微球编码库的设计与建立151-156

4.

3.3 乙肝病毒两对半免疫检测的实验案例与浅析策略的设计156-160

4.

3.4 乙肝病毒两对半免疫检测160-171

4.4 本章小结171-173
参考文献173-176
第五章 全文总结176-178
致谢178-179
攻读博士学位期间的探讨成果179-181