适用于POCT免疫层析技术纳米金磁微粒的构筑及其机理研究

The GoldMag composite nanoparticles, with the characterizations of surface modifiable, optical properties and separability in the presence of external magnetic field, play a crucial role in scientific research. Our previous preparation and application work showed that these nanoparticles can be used in a variety of fields such as bimolecular separation, immunoassay and magnetic drug targeting delivery. However, the particels suffere the low saturation magnetization, poor monodispersity and stability when using in point of care testing (POCT) based on the immunoassay technologies. Therefore, the main goal of this research project is to design a two-step method to synthesize the Fe3O4/Au composite nanoparticles based on characterization of Fe3O4 nanoparticle in order to establish the novel core-shell GoldMag nanoparticles with higher saturation magnetization and more stable. In the meantime, we will analyze the structure, performance and composition of the particles and then clarify the mechanism of reaction of the particles. Subsequently, this particle will be utilized as carriers to develop the magnetic based quantitative immunoassay technology, and the tumor marker prostate specific antigen (PSA) is chosen as the target to establish the model of the technology and such move could pave the way for early detection of cancers.

纳米金磁微粒结合了纳米金表面生物分子可修饰性、光学性质以及磁性氧化物粒子在外加磁场中可分离性等特质，使其有着重要的科学研究意义。课题组前期就金磁微粒的制备及应用做了相应的研究，发现金磁微粒作为生物分子的分离、免疫学检测、磁导靶向治疗有着显著的特效，但将金磁微粒用于即时检验（Point of Care Testing，POCT）免疫层析技术，依然存在饱和磁化强度低、单分散性以及稳定性差等科学问题。基于此，本课题从Fe3O4纳米粒子的性质研究出发，设计两步法Fe3O4/Au复合微粒的合成方案，构筑高饱和磁化强度、性能稳定的核壳结构纳米金磁微粒，分析其结构、性能及组成，阐明形成机理，再以其为载体，以前列腺癌标志物（PSA）为检测对象，开展基于纳米金磁微粒免疫层析磁信号定量检测技术的研究，建立POCT免疫层析磁信号定量检测模型，为以磁信号定量检测技术研究奠定基础。

纳米金磁微粒结合了纳米金表面生物分子可修饰性、光学性质以及磁性氧化物粒子在外加磁场中可分离性等特质，使其有着重要的科学研究意义。课题组前期就金磁微粒的制备及应用做了相应的研究，发现金磁微粒作为生物分子的分离、免疫学检测、磁导靶向治疗有着显著的特效，但将金磁微粒用于即时检验（Point of Care Testing，POCT）免疫层析技术，依然存在饱和磁化强度低、单分散性以及稳定性差等科学问题。. 本研究利用水热合成法制备表面修饰有油酸分子、平均粒径为 8 nm、饱和磁化强度为 55.1 emu/g的单分散性的 Fe3O4 纳米粒子。采用氧化 Fe3O4 纳米粒子表面的油酸及表面活性剂协同作用使其转移至水相。以 Fe3O4 纳米粒子为种子，结合表面电荷作用利用原位自催化还原制备得到一种新型结构的 Fe3O4/Au/ Fe3O4 花瓣状纳米金磁复合微粒。通过 XRD、FT-IR、 UV-Vis、VSM、EDS、ICP 和 HTEM 等分析手段对产物进行了鉴定与表征阐明形成机理。结果表明：其金磁复合微粒平均粒径为 38 nm，饱和磁化强度约为 40.7 emu/g，对抗地高辛单克隆抗体的固定化容量高达307 µg /mg，光学特征吸收峰位于可见区的 540 nm左右，表面zeta-电位大于+30 mV，是一种超顺磁性，胶态稳定性极好的纳米级金磁复合微粒。. 以新型纳米金磁复合微粒为载体，以前列腺癌标志物（PSA）为检测对象，开展基于纳米金磁微粒免疫层析磁信号定量检测技术的研究，建立了POCT 免疫层析磁信号定量检测模型。建立的快速层析检测方法，操作简单、便捷、快速且有着很高的特异性与灵敏度。该检测系统无需过高的技术操作壁垒，因此可普及于各级医疗机构、体检中心，即可将检测推向规范化和产业化进程，为疾病的临床治疗研究奠定基础。