对单粒子与核壳粒子实验室
康奈尔大学的研究人员已经开发出一种定量nanoparticle-based化学浓度传感器基于有机染料分子共价集成到矩阵的二氧化硅纳米粒子。
这是第一次工作,实现了一个优化的核壳结构粒子等传感器。
康奈尔大学的研究人员的发现是2006年6月期的封面文章小:“核/壳荧光二氧化硅纳米粒子化学传感:对单粒子实验室”。
这些粒子建立在先前的研究在威斯纳研究小组在康奈尔大学的材料科学与工程系。
这项工作表明,封装的染料在核壳粒子体系结构可以显著提高亮度和染料分子的稳定性。
“我们开发我们的核壳粒子传感器,封装一个参考染料物种在50纳米溶胶-凝胶法二氧化硅核心粒子,然后涂在表面10 nm厚壳含有一个环保传感器染料,”安德鲁·伯恩斯说,论文的第一作者解释说Nanowerk。
“通过比较两传感器的发射和参考染料,我们能够确定被分析物的浓度,传感器的浓度无关,”伯恩斯说。
“因此,我们已经开发出一种优化传感器几何,将参考染料在核心,远离干扰,而使传感器染料的最大可能的表面积与分析物的互动。”
二氧化硅矩阵还可以保护传感器和参考染料分子与溶剂或其他的相互作用可以改变染料的荧光,同时允许小分子分析物扩散,容易。
演示的概念最初传感pH值,和已经完成解决方案以及细胞内。
这项工作是核壳结构的新颖性。”,将传感器和参考染料在不同的外壳,我们(a)排除它们之间的能量转移,以及(b)保护参考传感器染料,染料和(c)将它们最暴露在环境中,”伯恩斯解释道。
康奈尔大学组的工作地址定量遥感的具体问题的分析物在很短的长度尺度和在复杂的环境中(例如在一个活细胞)。
与宏观环境,测试如石蕊试纸或电化学细胞可以用来检测pH值的变化,必须创建一个非常小的传感器能够分析离子浓度没有扰动下的生物系统的调查。
“荧光二氧化硅纳米粒子,如核壳粒子发达,是理想的探测细胞内研究,因为它们体积小,可以使硅的生物相容性矩阵,”伯恩斯说。
“此外,小粒径的收益率非常高的空间和时间分辨率监控当地条件在纳米尺度上。”
展望未来,伯恩斯说,“我相信,未来的纳米生物领域的作为一个整体和二氧化硅核壳纳米粒子在特定领域发展的多功能材料汇集许多功能分开之前可能已经意识到,在一个纳米级的车辆。”
“为我们工作,二氧化硅是适合这样发展下去,因为它是一个非常多才多艺的主材料已显示的能力整合荧光(成像和遥感),命令中孔隙(高表面积和/或控制药物释放),磁性(用于核磁共振成像和/流动分离),生物分子(目标),以及许多其他功能。”
