仪器分析论文

《ZnSe纳米晶体阳离子交换反应用于生物检测中的信号放大》

---读后感

作者：彭昆学号：2009111075 班级：化学班

所有科学研究最终的目的就只有一个——促进社会进步！所以此处我会首先着手于此篇文献中涉及到的科学应用，然后再从其原理和相关优势方面一一展开阐述。

应用：ZnSe纳米晶体阳离子交换反应，在诸如系统生物学、医疗保健、产品质量控制、环境检测和生物防卫等很多领域中分子测量都很重要。人一天摄入Zn2+超过10mg的水平对健康的威胁很低，环境保护局（EPA）也没有规定Zn2+的摄入上限。而在人血清蛋白中，能使用此方法检测到大量的基底蛋白，不过亦得益于基底蛋白具有低干扰和准确量化的特性。

原理:密封分子实现体外检测信号放大的简便方法.充分利用了每个离子纳米晶体（NC）里数以千计的离子外壳的自身优势和高表面活性。所附的阳离子能够通过阳离子交换反应（CX）快速释放出来，然后会依次跟金属相应染料发生反应。所得到的标记率的值大于1000:1。每一个目标-报道结合过程能够放大一千多倍。

实例：通过使用CdSe的阳离子交换信号放大方法成功检测到了提取的人类RNA中全部的microRNA，其检出限为35 fM。较为温和的CX反应不包括强酸和腐蚀性氧化物，这使以金属响应染料作为信号产物成为可能。这种方法快速，能够进行原位检测。

优势:①ZnSe纳米结晶的阳离子交换反应具有较高的信号放大率和很好的生物相容性;②阳离子交换信号放大能直接用于生物检测格式和光学检测平台，对仪器不需要特殊要求，不必进行实验设计;③跟其他纳米基底敏感技术相比，阳离子交换信号放大最卓越的特性在于纳米晶体独特的光学性质。因此，选择和修饰纳米晶体时，以及在实现检测性能的高灵敏性、高稳定性和极好的生物相容性等多种金属响应荧光染料的性能时将会有很大的选择空间;④ZnSe纳米晶体的阳离子交换信号放大的检测性能优于荧光染料、量子点和HRP的检测性能，能用

于人血清免疫球蛋白E（IgE）的定量分析；⑤优化FluoZin-3的荧光条件，在Zn2+的影响下FluoZin-3的量子产率能从小于0.005增加到0.43，它也有个比较低的解离常数15nM，每一纳秒范围内的结合速率常数。所有这些性质决定了在阳离子交换后能有强的荧光产生。

综述个人观点：此篇文章主要阐述了光化学方面的灵敏度、选择性被提高后所带来的收益，同时在实验中发现相关的不足从而去改善和优化。

比如此文中说：具有高量子产率的荧光染料是最普通的光学标记物，但其每一个报道分子仅仅能结合5个染料分子。当示踪目标物在阵列表面捕获非常少的报道分子的时候，常常因为标签率低而使产生的荧光信号很难从背景噪音中分辨出来。虽然量子点（QDs）的效率比有机染料会高出5-20倍但具有生产成本高、淬火后表面发光功能化、生物耦合以及有毒元素镉会对环境危害等缺点。由无毒材料制成的量子点跟那些含有Cd的物质相比还没有表现出比较敏感的性能。

而ZnSe纳米晶体阳离子交换反应就克服了上述的所有缺点。

所以我觉得一切事物的进展都是在发现它的不足时去进一步改造优化的，没有天生完美无缺，不过发现问题的眼光和以勇气、执著着的心去改造更重要。而作为一个与科学打交道的人更应如此，去不断地提高、总结、优化！

Cation Exchange in ZnSeNanocrystals for SignalAmplification in

Bioassays

Jingjing Yao, Samantha Schachermeyer, Yadong Yin, and WenwanZhong Department of Chemistry, University of California, Riverside, California92521-0403,

United States

Analytical Chemistry,Vol.83, No.1,402–408. January 1, 2011

ZnSe纳米晶体阳离子交换反应用于生物检测中的信号放大

Jingjing Yao, Samantha Schachermeyer, Yadong Yin, and WenwanZhong （加利福尼亚大学滨河分校化学系, 加利福尼亚92521-0403, 美国）发表日期：2011年1月1日来源：美国分析化学杂志83卷第1期，402-408页

ZnSe纳米晶体具有较低的本底荧光和很好的生物兼容性，在生化检测中常用作标记物。一个ZnSe纳米晶体能够释放出3000多个Zn2+，因此它的阳离子交换反应(CXAmp)能够成百数千倍地放大目标识别信号。自由阳离子能够从Zn响应染料中依次激发强的荧光信号。据最近的研究显示，与传统的标记方法相比，ZnSe的阳离子交换具有卓越的检测性能。5nM的ZnSe纳米晶体阳离子交换的荧光强度是同样浓度CdSe/ZnS核-壳量子点荧光强度的30倍。ZnSe纳米结晶的阳离子交换反应的检出限（LOD）比使用辣根过氧化酶（HRP）标记法的检出限低10倍，检测灵敏度—信号浓度曲线的斜率—是后者的20倍。当使用夹心法检测免疫球蛋白E（IgE）时检测限可以达到1ng/mL，高灵敏的阳离子交换信号放大同样能够检测人血清中免疫球蛋白E的总浓度。在人血清蛋白中，能使用此方法检测到大量的基底蛋白，这得益于基底蛋白具有低干扰和准确量化的特性。除具有较高的信号放大率和很好的生物相容性外，ZnSe的阳离子交换信号放大能很容易适应普通实验设计，能够用于普通实验系统中低浓度目标物的可靠检测。

在诸如系统生物学、医疗保健、产品质量控制、环境检测和生物防卫等很多领域中分子测量都很重要的。[1-5]然而，超灵敏检测对其来说仍然是一个挑战，主要是因为以前报道分子的标记效率非常低。例如，具有高量子产率的荧光染料是最普通的光学标记物，[6-8]但其每一个报道分子仅仅能结合5个染料分子。当示踪目标物在阵列表面捕获非常少的报道分子