熒光微球一般指微球的表面標有熒光物質(包括表面包覆)或微球體內結構含有熒光物質(如包埋或聚合)的微球,受到外界能量刺激能激發出熒光。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,隨著熒光探針技術研究的深入,人們已經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，熒光微球技術的發展處于一個滯后階段，幾乎所有高性能、高附加值的熒光微球材料都被國外壟斷，為了解決這項卡脖子技術，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,以其穩定的形態結構、窄的粒徑分布、好的單分散性和高效的發光效率,吸引了國內外研究者廣泛的關注,且在許多領域尤其是生物醫學領域有很重要的應用。首先，熒光微球的載體多為有機或無機聚合物材料,可以根據載體及熒光物質的不同,將熒光微球分為三大類:

①無機/有機熒光微球，其具體又可分為兩種：

1）以無機材料為載體，熒光物質為有機化合物，比如以硅膠為無機載體，結合異硫氰酸熒光素制造的熒光微球；

2）以有機材料為載體, 熒光物質為無機化合物。比如：以帶有活性基團的聚合物微球為載體，與帶有活性基團 (如氨基酸、羧酸等)的無機熒光納米晶體(半導體微晶或金屬氧化物摻雜微晶)相結合。

②無機/無機熒光微球，如以硅膠為載體，結合帶有活性基團的無機熒光納米晶體形成的熒光微球。

③有機/有機熒光微球，如以帶可自由基聚合官能團的熒光物質與帶活性官能團（如-OH,-COOH）的丙烯酸類單體進行水相懸浮聚合,并用交聯劑交聯得到高光量子、高穩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根據不同的分類依據,可以有多種制備方法，本文根據熒光物質與載體結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合形成熒光微球，如將非水溶性的熒光物質溶解在丙酮、乙醇等水溶性有機溶劑中,再將其與微球載體的水分散體系相混合,這時熒光物質即會析出并被吸附到微球表面,形成熒光微球。

2. 自組裝法

利用無機或有機微球為核,通過層層自組裝法在其表面交替組裝熒光聚電解質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的次數來控制,同時,殼的尺寸與形狀可由所用核的尺度預先確定，而且這樣得到的核殼微球具有與核顯著差異的特殊性質(如不同的化學組成、良好的穩定性 、高比表面積、不同的磁和光學性質）。

3. 包埋法

基本原理是將熒光材料均勻分散在介質中, 利用聚合反應、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-殼結構，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,因此可以發射出多個熒光信號。包埋法有兩種制備方式:一種是熒光材料包覆在載體內部；一種是包覆在載體外部。

4. 化學鍵合法

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的熒光分子發生化學反應,熒光物質以點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的熒光物質與可聚合官能團的有機單體進行聚合反應。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定,熒光物質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、熒光微球的應用

①在標記和示蹤方面的應用

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

②在檢測方面的應用

將表面帶有能與被檢測物結合的配體的熒光微球與放射標記的被檢測物相混合,體系中能與微球結合的被檢測物,其放射能激發熒光物質產生熒光,而不能與微球結合的被檢測物,其放射能在水中淹滅,不能激發熒光,從而可以對被檢測物進行檢測。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較強的信號,所以只需要少量的低能輻射就能產生熒光信號,避免了使用傳統的放射性微球造成的輻射危險,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、藥物篩選方面的應用

1）熒光微球由于其可作為診斷試劑而應用于免疫分析。

熒光微球作為不同檢測對象的固定化載體應用于生物樣品檢測中,不同熒光微球對應不同的捕獲抗體,識別不同的抗原,從而實現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合的受體,將待測物(配體)進行放射性同位素標記,兩者混合后,能與微球結合的待測物的放射性能激發熒光物質產生熒光,而不能與微球結合的待測物,由于距離微球較遠,則不能激發熒光物質產生熒光,從而達到了篩選的目的。高通量藥物篩選(HTS)是使用機器人和自動化系統,從大量的樣本中鑒別出對確定的分子靶標有相互作用的少量活性化合物的一種現代藥物篩選技術。熒光微球的發展促進了HTS的開發與發展。

④在固定化酶，基因研究方面的應用

1）酶可以通過物理吸附或化學鍵合方式固定在熒光微球上,由于酶的立體形態被固定,使其不但具有較高的pH穩定性、熱穩定性和貯存穩定性,而且易與反應物分離，可以重復使用,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, 更有利于其功能的發揮。

2）納米級熒光微球的尺寸與生物分子如核苷酸、蛋白質等尺度相當,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,便可替代傳統芯片雜交熒光標記技術,實現熒光信號的放大,從而大大降低了基因芯片的成本。

⑤在標準物和生物探針方面的應用

1）熒光微球在細胞流式記數測定方面有很重要的應用 ,如用做測定的標準物以及用來標定細胞流式記數儀。

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

四、小結

雖然熒光微球具有很廣泛的用途,但目前國內在此方面的研究較少,且應用的熒光微球基本上依賴進口。因此,當務之急是迅速建立起在此領域的研究體系,通過對熒光微球的制備方法的研究,使熒光微球國產化，擴展熒光微球的品種,通過對載體與熒光物質的相互作用的研究,制備出更穩定及具有更高量子效率和光譜范圍的熒光微球,都將對我國生物醫學等領域的發展具有重要的意義。

參考文獻：

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