熒光微球一般指微球的表面標(biāo)有熒光物質(zhì)(包括表面包覆)或微球體內(nèi)結(jié)構(gòu)含有熒光物質(zhì)(如包埋或聚合)的微球,受到外界能量刺激能激發(fā)出熒光。它是一種載有熒光分子的功能性微球,其外形一般為球形。近年來,隨著熒光探針技術(shù)研究的深入,人們已經(jīng)能夠制備各種各樣的粒徑從納米級到亞微米級的熒光微球。但在我國，熒光微球技術(shù)的發(fā)展處于一個(gè)滯后階段，幾乎所有高性能、高附加值的熒光微球材料都被國外壟斷，為了解決這項(xiàng)卡脖子技術(shù)，急需中國的各位科研人員的努力跟重視。

熒光微球作為一類特殊的功能微球,以其穩(wěn)定的形態(tài)結(jié)構(gòu)、窄的粒徑分布、好的單分散性和高效的發(fā)光效率,吸引了國內(nèi)外研究者廣泛的關(guān)注,且在許多領(lǐng)域尤其是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有很重要的應(yīng)用。首先，熒光微球的載體多為有機(jī)或無機(jī)聚合物材料,可以根據(jù)載體及熒光物質(zhì)的不同,將熒光微球分為三大類:

①無機(jī)/有機(jī)熒光微球，其具體又可分為兩種：

1）以無機(jī)材料為載體，熒光物質(zhì)為有機(jī)化合物，比如以硅膠為無機(jī)載體，結(jié)合異硫氰酸熒光素制造的熒光微球；

2）以有機(jī)材料為載體, 熒光物質(zhì)為無機(jī)化合物。比如：以帶有活性基團(tuán)的聚合物微球?yàn)檩d體，與帶有活性基團(tuán) (如氨基酸、羧酸等)的無機(jī)熒光納米晶體(半導(dǎo)體微晶或金屬氧化物摻雜微晶)相結(jié)合。

②無機(jī)/無機(jī)熒光微球，如以硅膠為載體，結(jié)合帶有活性基團(tuán)的無機(jī)熒光納米晶體形成的熒光微球。

③有機(jī)/有機(jī)熒光微球，如以帶可自由基聚合官能團(tuán)的熒光物質(zhì)與帶活性官能團(tuán)（如-OH,-COOH）的丙烯酸類單體進(jìn)行水相懸浮聚合,并用交聯(lián)劑交聯(lián)得到高光量子、高穩(wěn)定性且生物相容的聚合物熒光微球。

一、熒光微球的制備方法

熒光微球的制備技術(shù)根據(jù)不同的分類依據(jù),可以有多種制備方法，本文根據(jù)熒光物質(zhì)與載體結(jié)合的方式不同而具體分成了以下5種方法。

1. 物理吸附法

此方法主要靠載體與熒光分子之間通過分子間作用力結(jié)合形成熒光微球，如將非水溶性的熒光物質(zhì)溶解在丙酮、乙醇等水溶性有機(jī)溶劑中,再將其與微球載體的水分散體系相混合,這時(shí)熒光物質(zhì)即會析出并被吸附到微球表面,形成熒光微球。

2. 自組裝法

利用無機(jī)或有機(jī)微球?yàn)楹?/span>,通過層層自組裝法在其表面交替組裝熒光聚電解質(zhì)或熒光納米粒子來制備熒光微球。這樣得到的微球殼厚度可以很容易地通過改變循環(huán)的次數(shù)來控制,同時(shí),殼的尺寸與形狀可由所用核的尺度預(yù)先確定，而且這樣得到的核殼微球具有與核顯著差異的特殊性質(zhì)(如不同的化學(xué)組成、良好的穩(wěn)定性 、高比表面積、不同的磁和光學(xué)性質(zhì)）。

3. 包埋法

基本原理是將熒光材料均勻分散在介質(zhì)中, 利用聚合反應(yīng)、微膠囊化方法或分子自組裝方法制備熒光微球。此方法制備出來的熒光微球一般都具有明顯的核-殼結(jié)構(gòu)，而且可以制備各種熒光微球,制備出的微球還可以包含多種熒光材料,因此可以發(fā)射出多個(gè)熒光信號。包埋法有兩種制備方式:一種是熒光材料包覆在載體內(nèi)部；一種是包覆在載體外部。

4. 化學(xué)鍵合法

該方法也稱為球外懸掛法。它是將表面帶有功能基或是改性后的微球與表面有活性官能團(tuán)的熒光分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng),熒光物質(zhì)以點(diǎn)狀連接并分布到微球表面上。

5. 共聚法

此法是指帶有可聚合官能團(tuán)的熒光物質(zhì)與可聚合官能團(tuán)的有機(jī)單體進(jìn)行聚合反應(yīng)。聚合方法主要有懸浮聚合、乳液聚合以及分散聚合方法,制得的熒光微球各方面性能較為穩(wěn)定,熒光物質(zhì)在微球中的分布基本上是均勻的。共聚法是目前制備熒光強(qiáng)度分布均勻的熒光微球的一種較理想的方法。

二、熒光微球的應(yīng)用

①在標(biāo)記和示蹤方面的應(yīng)用

通過在聚合物微球表面或內(nèi)部引入一種或多種熒光物質(zhì)制備的熒光微球,可應(yīng)用到細(xì)胞標(biāo)記、生物分子標(biāo)記及在活性條件下的示蹤,也可固定蛋白質(zhì)分子等,并跟蹤其功能化過程。

②在檢測方面的應(yīng)用

將表面帶有能與被檢測物結(jié)合的配體的熒光微球與放射標(biāo)記的被檢測物相混合,體系中能與微球結(jié)合的被檢測物,其放射能激發(fā)熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光,而不能與微球結(jié)合的被檢測物,其放射能在水中淹滅,不能激發(fā)熒光,從而可以對被檢測物進(jìn)行檢測。此外，熒光微球能夠攜帶許多熒光分子,較弱的刺激就可以引發(fā)較強(qiáng)的信號,所以只需要少量的低能輻射就能產(chǎn)生熒光信號,避免了使用傳統(tǒng)的放射性微球造成的輻射危險(xiǎn),并在不損失檢測靈敏度的前提下降低了成本。

③在免疫分析、藥物篩選方面的應(yīng)用

1）熒光微球由于其可作為診斷試劑而應(yīng)用于免疫分析。

熒光微球作為不同檢測對象的固定化載體應(yīng)用于生物樣品檢測中,不同熒光微球?qū)?yīng)不同的捕獲抗體,識別不同的抗原,從而實(shí)現(xiàn)多種待測抗原定性及定量檢測。

2）熒光微球表面連接可與待測物結(jié)合的受體,將待測物(配體)進(jìn)行放射性同位素標(biāo)記,兩者混合后,能與微球結(jié)合的待測物的放射性能激發(fā)熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光,而不能與微球結(jié)合的待測物,由于距離微球較遠(yuǎn),則不能激發(fā)熒光物質(zhì)產(chǎn)生熒光,從而達(dá)到了篩選的目的。高通量藥物篩選(HTS)是使用機(jī)器人和自動(dòng)化系統(tǒng),從大量的樣本中鑒別出對確定的分子靶標(biāo)有相互作用的少量活性化合物的一種現(xiàn)代藥物篩選技術(shù)。熒光微球的發(fā)展促進(jìn)了HTS的開發(fā)與發(fā)展。

④在固定化酶，基因研究方面的應(yīng)用

1）酶可以通過物理吸附或化學(xué)鍵合方式固定在熒光微球上,由于酶的立體形態(tài)被固定,使其不但具有較高的pH穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和貯存穩(wěn)定性,而且易與反應(yīng)物分離，可以重復(fù)使用,提高使用效率。因此,在微球載體上固定化酶或其它生物活性物質(zhì), 更有利于其功能的發(fā)揮。

2）納米級熒光微球的尺寸與生物分子如核苷酸、蛋白質(zhì)等尺度相當(dāng),表面連接或包埋大量熒光分子聚合物。將此類微球連接在核苷酸鏈上,便可替代傳統(tǒng)芯片雜交熒光標(biāo)記技術(shù),實(shí)現(xiàn)熒光信號的放大,從而大大降低了基因芯片的成本。

⑤在標(biāo)準(zhǔn)物和生物探針方面的應(yīng)用

1）熒光微球在細(xì)胞流式記數(shù)測定方面有很重要的應(yīng)用 ,如用做測定的標(biāo)準(zhǔn)物以及用來標(biāo)定細(xì)胞流式記數(shù)儀。

2）制備含有Cd Te量子點(diǎn)的聚苯乙烯微球,其表面吸附兔的免疫球蛋白后，可以作為蛋白質(zhì)靈敏檢測探針,且這種生物功能性標(biāo)記的量子點(diǎn)微球具有簡單、快速和實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

四、小結(jié)

雖然熒光微球具有很廣泛的用途,但目前國內(nèi)在此方面的研究較少,且應(yīng)用的熒光微球基本上依賴進(jìn)口。因此,當(dāng)務(wù)之急是迅速建立起在此領(lǐng)域的研究體系,通過對熒光微球的制備方法的研究,使熒光微球國產(chǎn)化，擴(kuò)展熒光微球的品種,通過對載體與熒光物質(zhì)的相互作用的研究,制備出更穩(wěn)定及具有更高量子效率和光譜范圍的熒光微球,都將對我國生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的發(fā)展具有重要的意義。

參考文獻(xiàn)：

1.楊飛,趙雄燕,王鑫,籍姣青,孫璐,路亞楠.聚合物熒光微球的研究進(jìn)展[J].

2.張榮榮,徐自力.熒光微球的制備技術(shù)及其應(yīng)用進(jìn)展[J].

粉體圈華子整理