上转换发光免疫试纸条扫描检测系统研究

研制了一种以上转换发光材料作为标记物的扫描检测系统，有别于传统的测量方法，可做出定量和多重分析.扫描检测系统以扫描方式逐点测量经生物反应而结合上去的UCP颗粒的含量，记录整个免疫试纸条的信息，计算出被测样品中特定生物分子的浓度.实验结果表明,该系统对兔抗鼠疫免疫球蛋白（IgG）标准样品的检测灵敏度达到百ng/mL量级，且具有变异系数小于6%的重复性，符合生物免疫测定的要求.     

激光应用 激光生物学

Q631 2006043039上转换发光免疫试纸条扫描检测系统研究=Scanning de-tection system of UPT-based i mmunoassay test strip[刊,中]/卢健(中科院上海光机所.上海(201800)) ,周蕾…∥光子学报.—2006 ,35(4) .—555-560研制了一种以上转换发光材料作为标记物的扫描检测系统,有别于传统的测量方法,可做出定量和多重分析。扫描检测系统以扫描方式逐点测量经生物反应而结合上去的UCP颗粒的含量,记录整个免疫试纸条的信息,计算出被测样品中特定生物分子的浓度。实验结果表明,该系统对兔抗鼠疫免疫球蛋白(IgG)标准样品的检测灵敏度达到百ng/ …     

上转换磷光生物传感器信号处理算法

为了提高上转换磷光生物传感器的工作效率和自动化程度,将互相关滤波技术用于对传感器采集到的信号进行预处理,基于预处理后的信号特征提出了一种简单有效的自适应边界提取算法.该算法可对免疫层析试纸条功能带(包括检测带T和质控带C)的边界线进行自动定位,并根据这些边界线计算出检测结果.实验结果表明：该算法在多种测试条件下对0～450ng/ml系列浓度标准样品进行检测,具有良好的稳定性和可靠性|且结果的重复性远优于10%,满足生物医学检测的要求.     

上转换磷光生物传感器信号处理算法

为了提高上转换磷光生物传感器的工作效率和自动化程度,将互相关滤波技术用于对传感器采集到的信号进行预处理,基于预处理后的信号特征提出了一种简单有效的自适应边界提取算法.该算法可对免疫层析试纸条功能带(包括检测带T和质控带C)的边界线进行自动定位,并根据这些边界线计算出检测结果.实验结果表明:该算法在多种测试条件下对0～450ng/ml系列浓度标准样品进行检测,具有良好的稳定性和可靠性;且结果的重复性远优于10%,满足生物医学检测的要求.     

利用核壳结构实现纳米颗粒的多色上转换发光

将多色荧光标记技术应用于生物信息检测可实现快速、实时、同步大规模检测目标生物分子的目的,利用上转换纳米粒子作为多色荧光探针可有效地避免生物组织自荧光对检测信号的影响。本文制备了具有核-壳结构的稀土氟化物纳米粒子,并通过在核与壳不同位置共掺杂不同浓度的敏化离子和发光离子来改变发光离子各发射峰之间的相对强度。利用不同颜色和强度的发射光谱实现了纳米粒子的多色上转换发光。利用透射电子显微镜成像、X射线衍射分析、发光光谱等测量手段对多色上转换发光纳米粒子进行了形貌、结构和上转换发光性质的表征。实验结果表明,具有核-壳结构的纳米粒子尺寸小于30 nm,呈球形。在980 nm红外光激发下,纳米粒子呈现从红色到蓝紫色的颜色可变的上转换发光。     

Er掺杂和Er/Yb双掺杂光电陶瓷PLZT的上转换发光

研究了Er掺杂和Er/Yb双掺杂的锆钛酸铅(PLZT)光电陶瓷的上转换发光特性,观测到Er掺杂的PLZT样品在540,566nm附近的绿色发光峰,且随着掺杂浓度的增大而增强;Er/Yb双掺杂的PLZT样品除540,566nm附近处的绿色发光峰外,还有一个较弱的668nm的红色发光峰。另外,上转换发光强度与激发强度的对数关系曲线表明样品的绿光发射和红光发射皆为双光子过程,并且利用喇曼光谱进一步分析讨论了其上转换发光的机制。实验和理论分析表明该材料有望制成电光调Q的双功能上转换激光器件。     

聚乙烯吡咯烷酮修饰的NaYF4∶Yb3+/Er3+上转换 发光纳米粒子的制备及其生物兼容性

以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为表面活性剂,利用溶剂热法合成了NaYF₄∶20%Yb³⁺, 3%Er³⁺(摩尔分数)的上转换发光纳米粒子。利用扫描电子显微镜对粒子的形貌进行了表征,结果表明纳米颗粒的尺寸在30~40 nm,分布比较均匀。在980 nm红外光的激发下,样品能够发出肉眼可见的明亮的黄色上转换荧光。样品可以较好地分散在水溶液中形成透明澄清的溶液。利用MTT实验测量了不同给药浓度下NaYF₄纳米粒子是否对HeLa细胞具有生物毒性。结果表明:PVP修饰的NaYF₄∶Yb³⁺/Er³⁺上转换发光纳米粒子具有较好的生物兼容性,对HeLa细胞无生物毒性,在生物荧光标记领域具有潜在的应用价值。     

高浓度敏化剂掺杂的NaYF4∶Yb3+,Er3+纳米材料的合成及发光性能研究

为了探究泵浦功率对不同浓度敏化剂离子掺杂的上转换材料发光特性的影响,采用溶剂热法,成功制备了不同浓度敏化剂Yb3+掺杂的NaYF₄∶Yb3+, Er3+上转换纳米颗粒。首先对这种纳米晶体的结构和形貌进行了详细的分析,使用X射线粉末衍射仪和透射电子显微镜测试了制备的纳米晶体的结构和形貌。表征结果证明了制备的纳米颗粒均为结晶性良好、形状规则的六方相纳米晶体,随着Yb3+掺杂浓度的提高,纳米晶体的粒径有所增加。在此基础上,通过控制泵浦功率对不同浓度敏化剂Yb3+掺杂的NaYF₄∶Yb3+, Er3+上转换纳米颗粒在980 nm激发光下的光致发光特性做了详细的研究。对于不同浓度敏化剂掺杂的样品,随着泵浦功率的提高,上转换发光的强度增强,这可以归因于高泵浦功率促进材料对激发光的吸收。上转换发光的红绿比也得到了提高, 值得注意的是, 在不同浓度敏化剂Yb3+掺杂的样品中,发光的红绿比改变的程度和可调谐的范围有所不同。为了深入的了解上转换发光机制,对不同浓度样品中可能发生的电子能量传递机制进行了讨论并提出假设,认为上转换发光过程中,不同浓度样品中红绿比变化程度的不同是发光离子组合之间的平均距离和包括多声子弛豫、交叉弛豫和反向能量传递的非弛豫过程的综合作用。在低浓度敏化剂掺杂的样品中,由于掺杂浓度导致Yb3+和Er3+之间的平均距离较大,反向能量传递过程比较微弱。在非弛豫过程中,发生在同一发光中心Er3+上的多声子弛豫和相邻发光中心Er3+之间的交叉弛豫为主要过程。随着泵浦功率的提高,高能级的布居速率增加减弱了非辐射弛豫对发光的影响,材料的红绿比只有微弱的提高,绿光是上转换发光中的主要成分。随着掺杂浓度的提高,敏化剂离子Yb3+和激活剂离子Er3+之间的平均间距减小,反向能量传递过程得到增强,成为非辐射弛豫过程中的主要部分。由于泵浦功率增强而提高的高能级对上转换发光的贡献,通过相邻敏化剂和激活剂离子之间的反向能量传递过程得到迅速的衰减,使红光成为上转换发光中的主要成分。在980 nm的近红外光激发下,在不同浓度Yb3+掺杂的样品中存在不同侧重的非辐射弛豫过程, 由于多声子弛豫、交叉弛豫和反向能量传递共同作用,红绿比随着泵浦功率提高而增加。这种发光特性不但使得我们得到红光性能更好的上转换荧光材料,而且可以通过测定材料的红绿比来判定材料的掺杂浓度。经过进一步的设计和修饰,这种纳米材料很有潜力作为一种多功能光动力治疗纳米平台在生物检测领域中得到应用。不同浓度样品中可能发生的电子能量转移过程的提出,有利于对上转换发光机理的了解和稀土发光离子组合的设计和优化。     

溶剂热法合成水溶性B-PEI/NaYF4∶Yb3+,Er3+ 上转换发光纳米粒子

以枝状聚乙烯亚胺(Branched polyethylenimine,B-PEI)为表面活性剂,水和二乙二醇作为溶剂,采用溶剂热法合成出尺寸为45 nm左右的水溶性B-PEI/NaYF₄∶Yb³⁺, Er³⁺纳米粒子。在室温980 nm光激发下,样品显示出较强的上转换发光。样品表面的B-PEI分子中的氨基可以连接生物分子。细胞毒性实验显示样品具有较低的细胞毒性。以上结果可以为上转换发光纳米粒子在生物医学领域的应用提供有益的参考。     

上转换发光量子点

光子上转换是一种重要的非线性反斯托克斯发光现象,在激光、显示、光伏、信息安全以及生物成像与诊疗等领域具有应用前景.与研究较多的有机分子三重态-三重态湮灭和稀土掺杂纳米颗粒上转换发光材料相比,上转换量子点可以在宽光谱激发范围内实现上转换发光,具有频谱吸收宽、发光效率高、近红外可吸收、能带可调、尺寸小以及稳定性高等特点,引...     

上转换无机荧光材料表面的氨基修饰

采用液相包覆沉积法对上转换无机荧光材料表面进行氨基修饰。在一定温度和催化剂作用下,用异丙醇作溶剂,3-氨丙基三乙氧基硅烷作为修饰剂对上转换无机荧光材料进行表面修饰。红外光谱证明了氨基的存在,热分析表明修饰氨基前后材料有不同的热失重过程,扫描电镜显示修饰氨基前后材料表面形貌的不同,沉降实验说明修饰氨基后的上转换无机荧光材料在水溶液中的分散性和稳定性都得到了提高。荧光测试发现修饰氨基前后材料发射的发光性质没有很大差异。实验表明在上转换无机荧光材料表面成功地进行了氨基修饰。     

SiO2包覆上转换发光材料Na(Y0.57Yb0.39Er0.04)F4的研究

近年来上转换发光材料在荧光标记中由于其独特的优势引起人们极大的关注.但在某些应用过程中出现分散性不好和易于沉降的缺点,影响了它作为荧光探针的应用.为了改善这种状况,制备了一种由二氧化硅包覆的上转换发光材料.并用红外光谱、扫描电镜、透射电镜等手段对材料进行了表征.结果表明二氧化硅已经包覆到上转换材料上,并且在实验条件下制备的产物粒径较小,颗粒为均匀的球形,二氧化硅包覆层厚度大约为10nm.实验还对包覆条件进行了探索,得到最佳实验条件为:试验选用正丁醇作溶剂,体积为100mL;用氨水作分散剂;催化剂水和正硅酸乙酯的量的比应是1:1,反应时间为40min.     

基于α-MoO3的可调谐法布里-珀罗谐振腔比色生物传感器

生物传感器是近年来的热点研究方向,其中基于折射率变化的光学传感器在灵敏度方面具有很大优势.本文基于α-MoO3设计了一种集成微流腔的法布里-珀罗谐振腔比色生物传感器.理论分析了BK7/Ag/SiO2作为谐振腔反射面的可行性,并进一步用传输矩阵法分析了所设计的比色生物传感器的透射光谱.当微流腔通过不同浓度的NaCl溶液时,比色生物传感器显示出明显的颜色变化.该比色生物传感器灵敏度最高可达600 nm/RIU,可分辨NaCl溶液9‰的浓度变化.由于α-MoO3具有独特的各向异性的光学性质,该比色传感器可以通过简单的旋转设备实现工作波长的调节以更好地适应人眼的光敏感区.另一方面,调节微流腔的厚度也改变该比色生物传感器的工作波长.该比色生物传感器具有结构简单、易于集成、操作成本低、实时检测等优点,为以后设计可调谐比色传感器提供了一种新的选择.     

地表水微囊藻毒素的表面等离波子共振免疫检测方法研究

结合表面等离波子共振(SPR)技术与免疫检测技术,研究和建立了一种响应速度快、免标记、低成本的地表水微囊藻毒素(MC-LR)检测方法。基于SpreetaTM传感器构建了小型SPR免疫检测系统,采用共价偶联方法在传感器金膜表面修饰MC-LR-BSA抗原为生物敏感膜;开展了MC-LR的SPR免疫检测方法实验研究,结果表明该方法的相对标准偏差为1.0%(n=6),定量范围为2～32ng/mL,检测限为0.63ng/mL,半抑制浓度CI50为10.7ng/mL,空白加标回收率和样品加标回收率在90%～113%之间。实样检测实验中,管道末梢饮用自来水水样未能检测出MC-LR,而某湖水水样中MC-LR的质量浓度为2.46ng/mL。实验研究与结果表明,MC-LR的SPR免疫检测方法可以满足世界卫生组织(WHO)对于饮用水中MC-LR最低含量检测的需求。     

白光LED用红色荧光粉α-Gd2（MoO4）3∶Eu的制备及其发光性能研究

以Gd2O3,MoO3,Eu2O3为原料,采用传统的高温固相反应方法制备了一种新的白光LED用红色荧光粉材料α相Gd2（MoO4）3∶Eu。利用XRD,SEM,激发和发射光谱对其进行了研究。分析了助熔剂和激活剂对样品的晶体结构,表面形貌和发光性能的影响。结果表明这种荧光粉可以被近紫外光（395nm）和蓝光（465nm）有效激发,发射峰值位于613nm（Eu^3＋离子的5^D0→7^F2跃迁）的红光,激发波长与目前广泛使用的蓝光和紫外光LED芯片相符合。因此,三价Eu离子激活的α相Gd2（MoO4）3是一种可能应用在白光LED上的红色荧光粉材料。     

Photochemical Characterization of Up-Converting Inorganic Lanthanide Phosphors as Potential Labels

We have characterized commercially available up-converting inorganic lanthanide phosphors for their rare earth composition and photoluminescence properties under infrared laser diode excitation. These up-converting phosphors, in contrast to proprietary materials reported earlier, are readily available to be utilized as particulate reporters in various ligand binding assays after grinding to submicron particle size. The laser power density required at 980 nm to generate anti-Stokes photoluminescence from these particulate reporters is significantly lower than required for two-photon excitation. The narrow photoluminescence emission bands at 520–550 nm and at 650–670 nm are at shorter wavelengths and thus totally discriminated from autofluorescence and scattered excitation light even without temporal resolution. Transparent solution of colloidal bead-milled up-converting phosphor nanoparticles provides intense green emission visible to the human eye under illumination by an infrared laser pointer. In this article, we show that the unique photoluminescence properties of the up-converting phosphors and the inexpensive measurement configuration, which is adequate for their sensitive detection, render the up-conversion an attractive alternative to the ultraviolet-excited time-resolved fluorescence of down-converting lanthanide compounds widely employed in biomedical research and diagnostics.     

TiO2微粒对远程荧光粉膜及白光发光二极管器件光色性能的影响

利用热压法将TiO₂微粒掺入至YAG:Ce荧光粉和硅树脂中制备出远程荧光粉膜并封装成白光发光二极管(LED)器件, 通过荧光粉相对亮度仪、双积分球测试系统和可见光光谱分析系统对样品的光色性能及机理进行了研究. 结果表明: TiO₂的散射效应能够显著提高蓝光的利用率和黄光的透射强度, 白光LED器件的光通量在TiO₂浓度为0.966 g/cm³ 时达到最高值415.28 lm(@300 mA, 9.3 V), 提高了8.15%, 相关色温从冷白6900 K逐渐变化至暖白3832 K. TiO₂的掺入不仅提高了远程荧光粉膜的发射强度和白光LED器件的光通量, 同时能调控其相关色温.