nanoComposix 使用金纳米壳提高灵敏度方法

nanoComposix是世界先进的精密工程和高度特征化纳米粒子制造商。我们的使命是帮助我们的客户将纳米技术产品推向市场。我们的多学科技术团队提供快速原型设计，表征，集成和扩展解决方案，以加速各种应用领域的研发和商业化，包括生物诊断，局部治疗，纳米医学，抗菌涂层和色彩工程。

自2004年以来，nanoComposix已为数千名客户提供单分散和非团聚金属和金属氧化物纳米材料。数百种不同的材料，尺寸，形状和表面可供选择，我们已经生产了2000多种定制的核/壳，生物功能化，荧光和磁性纳米复合材料，以满足客户的要求。NanoComposix生产了NIST纳米银参考材料，我们的颗粒已被用于400多篇同行评审的出版物中。我们所有的材料都提供分析证书，包括电子显微镜，流体动力学直径和每批次的光学数据，以保证产品符合规格。合同制造的规模从小烧杯到数千升不等。用于医疗设备和临床试验的纳米材料在我们的ISO13485和cGMP兼容洁净室设施中生产。通过利用我们*的纳米材料库，我们的目标是帮助客户快速将纳米技术产品从概念转化为商业化。

侧流免疫分析法是一种自带的、便携式的诊断仪器，使用方便，速度快，价格低廉。横向流动测试装置可在常温下储存，有较长的时间。 保质期，并提供诊断结果，没有样品处理或额外的设备，使这种格式是理想的护理点和现场诊断。数以亿计的横向f 每年都会使用低含量的分析方法来检测各种各样的分析物质。

常见的横向流动分析配置使用胶体金纳米球来提供读数，当在膜上某一特定位置绑定时，这种读数显示为一条红线(图1)。的确有。 也有一条阳性对照线来表示测试的有效性。红色来源于金纳米粒子对绿色和蓝光的吸收。因为金纳米粒子的光学性质 S与大小和形状有关，横向流动检测的灵敏度受来自小(典型的直径为40 nm)的报告粒子的信号强度的限制。分析灵敏度 TE检测至关重要。如果不能达到临床相关的分析范围，横向流动带将不会有商业市场。

NanoComposix已经开发出一种金纳米壳，其横向流动测试的灵敏度通常是40 nm直径金胶体的6至20倍。纳米复合材料的生物准备度150 nm 金纳米壳是一种等离子体报道纳米粒子，由一个120 nm的二氧化硅核组成，包覆着一层薄的(12-18纳米)金壳。二氧化硅内部降低了相对于SO的粒子密度。 盖子金纳米粒子，允许通过横向流动膜的流量比150纳米固体金球更好。金纳米壳具有很大的消光截面(即极 强烈的颜色)的峰值消光波长，这是一个函数的直径的核心和厚度的外壳。峰消光大于40 nm金球形纳米粒子的35倍。 蒂克利斯(图2)。由于金纳米壳层的每粒子消光截面大于40纳米金粒子，因此在测试线上显示结果所需的结合事件较少。 Teral流动试验此外，只需要对现有协议进行轻微修改，因为金纳米壳具有与球形金纳米粒子相同的金表面。

图2.图显示，150 nm的Bi-Ready金纳米壳吸收光，每粒子消光系数大于40 nm金球形纳米粒子的35倍。40 nm高的小瓶 D纳米颗粒(A)和金纳米壳(B)在相同的颗粒浓度下，突出了颜色强度的差异。

使用胶体金纳米球的横向流动分析会产生一条红色的测试线。金纳米壳产生了一条高对比度的蓝灰色线，眼睛可以清楚地看到。增加20倍 当检测到人类激素（图3）时，使用金纳米壳与40纳米金相比，获得了灵敏度。在各种各样的直接和竞争中，相似的灵敏度增加了。 包括唾液皮质醇、促甲状腺激素、肌钙蛋白I、伯氏杆菌、盘尾丝虫病、淋巴丝虫病、疟疾、乙型肝炎等。

纳米壳制造：

纳米壳是利用胶体化学技术在纳米复合材料上制造的。单分散均匀的120 nm直径二氧化硅芯采用两步法包覆薄(12-18 nm)金壳层。 埃斯。首先，小的金纳米粒子被绑定到二氧化硅表面。这些小种子颗粒会长大，直到它们结合成一个完整的外壳(图4)。后的粒子 窄粒度分布对定量测定的重现性有重要意义。壳生长的多种子法几乎消除了结晶度和晶面，这是一个典型的现象。 当生长更大的金纳米粒子时，这是个问题。纳米复合材料大量制造纳米壳(20升，20 OD)，足以生产出成千上万的横向Flo。 W测试。通过EDC/Sulfo-NHS键合化学，纳米壳层通过羧基表面功能化，从而与抗体形成共价结合。经功能化后，纳米粒子为e。 干洗入水中(10倍体积清洗)

纳米壳表征：

每一批纳米壳都具有广泛的特性，以确保高度的批次一致性.由于等离子体共振，金壳层中电子的集体振荡，金纳米壳层。 L_s与入射光强相互作用。颗粒的“颜色”取决于核的大小和外壳的厚度的比率。这是监测使用紫外-可见光谱。这，这个，那，那个 紫外-可见光谱是金纳米壳的主要表征之一.在相同大小的核上薄壳将有一个较长的峰值消光波长。较厚的壳会有较短的w。 峰高。对于横向流动应用，核的尺寸和壳层的厚度已经被优化，以大限度地对比度在可见和近红外区域的光谱。* 在可见光中观察到h条对比侧向流线，在红外中通过适当的读取器可获得甚至更高的信号。

每个金纳米壳批次都提供了一份全面的分析证书(图5)。用透射电子显微镜(TEM)测定了纳米粒子的平均偏差和标准差。 地狱直径。用TEM计算颗粒浓度，用ICP-MS测量金浓度。根据透射电镜确定的壳层厚度，可以计算出每粒金的质量。 采用LATED和ICPMS浓度计算颗粒浓度和比表面积。用动态光散射法测量溶液中的水动力颗粒尺寸和水动力特性。 在TEM确定直径的20 nm范围内的C直径验证了粒子在溶液中没有聚集。用dis法测定了粒子的质量浓度。 金壳溶液及溶液中金离子浓度的测定。粒子表面被硫辛酸功能化，硫辛酸通过二硫醇b紧密结合在颗粒表面上。 得到羧基功能化表面。由于微粒悬浮在弱碳酸盐缓冲液中，其pH变化在5至8之间，但会立即与任何稀释剂的pH值相匹配。 正在使用中。Zeta电位测量粒子的表面电荷，在中性pH值下，由于羧基表面的作用，Zeta电位为强负值。物理的广泛表征 纳米壳层的化学性质保证了释放的纳米壳层具有高度的可重复性。

纳米壳结合：纳米颗粒/抗体结合物是横向流动分析中重要的成分之一。对于金纳米壳，用共价结合化学来连接抗体。 或者其他粒子表面的靶向剂。用EDC/Sulfo-NHS化学将悬浮在低离子强度缓冲液中的纯化抗体结合到羧基表面。这构成c 抗体与颗粒表面之间的二价酰胺键。简单地说，羧基金纳米壳被Edc和sulfo-nhs试剂激活，从而产生氨基反应的nhs酯终端。 在……上面在激活后，粒子与抗体混合，并被允许孵育。然后，NHS酯与抗体中的游离胺反应，形成酰胺键与配体结合。 黄金表面。随后，加入过量游离胺的淬火剂，使任何残留的nhs酯失活，并在再悬浮前对粒子进行三次离心和洗涤。 共轭稀释剂详细的抗体纯化和结合协议可在我们的网上查阅。

与传统的被动吸收技术相比，共价结合法具有许多优点，用于制备共轭物：

共轭稳定性：共轭稳定：共轭通常是更稳健的，并增加了稳定性在更广泛的样本矩阵和缓冲器。我们有很多客户不能进行例子。 Ep是一种稳定的无源吸收共轭物，但与共价结合成功。具体优势包括：

对抽提条件下的细菌检测具有更强的抵抗力。

在广泛的尿液条件下有更好的共轭释放和稳定性

提高相分离的盐稳定性

与被动吸附的共轭物相比，在含有大量洗涤剂和盐的缓冲液中稳定。

对于抗体(如IgM)的结合非常有用，而这些抗体很难用被动的方法进行。

抗体比例：通过改变抗体与颗粒的比例和反应时间，可以控制每粒抗体的数量。这对于竞争性分析尤其重要。 调整每个粒子的抗体数量可以将检测的动态范围带入临床相关的窗口。用于直接夹心试验，控制抗体数量。 也很重要。由于具有快速结合动力学的高亲和力抗体，每粒抗体的数量较低是zui佳的，因为即使一种与结合抗原结合的抗体也有较高的概率。 绑定到测试线的完整性。然而，如果抗体的动力学很慢，或者抗体结合的亲和力较低，则每个粒子需要更多的抗体，以确保存在结合前夕。 在纳米粒子共轭之前的测试线上NT是超过测试线。对于需要大分析灵敏度的低分析物浓度，重要的是要有尽可能多的纳米粒子。 尽可能地与能在测试线上结合的结合抗原结合。例如，如果一个样品中只有100个分析物，而且每个纳米粒子共轭物都有一种抗体，即100粒子。 ES可能在测试线上绑定。然而，如果每个共轭物都有许多抗体，那么多个分析物质就会结合到每个粒子上，从而减少纳米粒子的总电位数。 在测试线处绑定。对于每种检测，都有一个*的抗体负载率，需要通过经验来确定。

在我们的手中，共价结合几乎总是比生理吸附在竞争性试验中更好。

检测抗体为分析物时的较好结果

链霉亲和素/生物素法测定效果更好

缩短开发时间：共价结合化学重要的优点之一是，与物理结合法相比，它能更快地产生与共价结合的功能共轭物。 由于盐和pH条件不一定要经过扫掠才能得到功能共轭物。这大大减少了筛选识别组合所需的数十个抗体对所需的时间。 这将用于进一步的分析开发。

每条纳米壳成本

从历*看，产生与共价结合的结合物是昂贵的，限制了它们在低边缘免疫检测中的应用。在纳米复合材料上，我们的规模化制造工艺使我们能够提供 羧基功能化纳米壳的OD-mL价格仅为0.75美元(相当于每升1 OD的750美元，或20 OD的15美元)，低于许多供应商对标准金纳米颗粒的收费。然而，c Ost/OD并不是确定每条带钢成本的唯yi参数。金纳米壳更大，每个粒子的OD值更高。通常，我们的客户需要O上的纳米壳数的3-5倍。 d基时与40 nm金颗粒进行后优化测定，以使灵敏度大化。虽然与球形黄金相比，这确实增加了每条的成本，但在大多数情况下， 分析灵敏度的提高证明了每条要求较高OD值的额外成本是合理的。更大数量的采购可以实现进一步的成本节约。

批次可再生产与商业供给

个案研究

对于商业生产来说，必须有较低的批次到批次的可变性，以便在生产过程中不需要对检测方法进行修改。这对于半定量或 定量分析，提供超过“是/否”的答案。批处理-批处理可重复性研究已经进行了3批纳米壳在内部和我们的客户。典型L Ot-to-lot变量数如图6所示。根据要求，可生产多达40万ODmL的批量，减少了不同批次中小差异的影响。所有的批次都是用 符合ISO 13485标准的SOP和批记录。我们现场的质量审核可根据要求提供。

金纳米壳被集成到数十个横向流动分析系统中。在所有情况下，在稳定性、重现性、动态范围或灵敏度方面都有明显的优势。A数o 下面是描述金纳米壳的优点的案例研究。

激素检测：纳米壳被用在激素检测中，150纳米金纳米壳比40纳米金达到8X的检测下限，这对我来说是必需的。 确定临床相关范围。FDA正在审查一份包含数据的510 k应用程序。

唾液皮质醇：用40 nm金纳米球和150 nm直径的纳米壳进行唾液皮质醇测定。这是一种半定量竞争分析，其中动态范围很大。 要求跟踪日基线和皮质醇峰值。灵敏度不是一个问题，因为40纳米微球和纳米壳都可以检测到低的临床相关范围0.5纳克/毫升。 然而，金纳米壳层的动态范围增加了10倍。

肌钙蛋白I：用金纳米壳测定血清中肌钙蛋白I的灵敏度比40 nm金高10倍。

疟疾：在一项由合作伙伴开发的疟疾试验中，敏感性提高了8倍。

通过保留传统的金纳米圈探测器的所有优点，并大大增加每一个绑定事件的对比度，金纳米壳提供了一个简单的和st。 提高横向流动灵敏度的前馈方法。这种敏感性的提高使得新的测试能够获得临床相关的分析物质浓度，增加了dna。 麦克风范围或，通过交易速度的敏感性，可以减少时间的读出。共价偶联到颗粒表面，减少了测定的时间，增加了内翻物的共轭稳定性。 样本矩阵的安全性当与廉价的移动阅读器提供定量分析，金纳米壳有潜力，使新一代的商业横向流动分析。

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