專利名稱：作為指紋成像劑的納米粒子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新的分析法并涉及適于實(shí)施這種方法的納米粒子。
可以在各種環(huán)境下形成指紋。首先包括將諸如血液或者涂劑的材料從手指表面轉(zhuǎn)移到一表面上?；蛘?，手指表面自身可在諸如血液或者涂劑的濕表面上形成印痕，或在諸如油灰的塑性或韌性表面內(nèi)留下壓痕。在這些及其它例子中，通常形成清晰的印跡而無(wú)需增強(qiáng)印記或使印記顯影。
在另外的環(huán)境中，手指與表面的接觸可能在表面上留下殘余物，這是由于從皮膚自然分泌的化學(xué)品的轉(zhuǎn)移所致。這種印跡稱作潛指紋，并且它們通常需要處理以便使它們變得可見(jiàn)?；瘜W(xué)實(shí)體源自于從外分泌和頂分泌的汗腺和皮脂腺的分泌物。通常，主要貢獻(xiàn)來(lái)自于手掌上的外分泌腺和來(lái)自于皮膚其他區(qū)域的皮脂腺。得自外分泌腺的分泌物的主要組分為水(最初為98-99％，但是通過(guò)蒸發(fā)迅速喪失)，陰離子(包括氯離子)，陽(yáng)離子，氨基酸、蛋白質(zhì)脲，乳酸和葡萄糖，和得自皮脂腺的脂肪酸、甘油三酯、膽固醇、角鯊烯、膽甾醇酯和蠟酯。
迄今為止，已經(jīng)使用了各種策略用來(lái)增強(qiáng)潛指紋的可見(jiàn)度。這些策略包括使用針對(duì)指紋內(nèi)組分的特定方法，采用物理特性而不是特異性化學(xué)相互作用的一般方法。前一種方法的例子包括使用硝酸銀形成具有氯離子的黑色沉淀物，使用與氨基酸反應(yīng)的水合茚三酮形成紫色染料，附著于蛋白質(zhì)的酰胺黑，碘，龍膽紫和與脂肪酸反應(yīng)的蘇丹黑。非特異性試劑的例子包括強(qiáng)力膠(super glue)和隔離劑(dusting powder)，它們附著到指紋的皮脂由來(lái)的疏水性組分。
US專利6,485,981描述了用于指紋成像和記錄的方法和儀器。與潛指印的脂類殘余物密切接觸的熒光染料當(dāng)暴露于光能下時(shí)發(fā)熒光。得到的發(fā)熒光的圖像可用照片進(jìn)行記錄。
還有各種基于金屬、碳和石松子(lycopodium)的細(xì)粉狀隔離劑。例子包括發(fā)熒光的潛在指紋粉，其包括不同的熒光染料并且還具有可使它們有磁性以便于應(yīng)用的組分。
使用這些試劑通常得到指紋，這些指紋可容易地通過(guò)它們的隆起圖案和它們的不規(guī)則圖案進(jìn)行識(shí)別，以便可使用綜合特性辨識(shí)指紋的“擁有者”。這在多孔表面上淀積指紋或當(dāng)僅僅存在痕量指紋時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。
我們目前開(kāi)發(fā)了新型的潛指紋顯影劑。這些新型試劑包括熒光納米粒子，在熒光染料衍生物的存在下通常形成為溶膠凝膠粒子，以便生成熒光納米粒子。
因此，本發(fā)明的第一方面提供熒光納米粒子。
本發(fā)明的納米粒子(溶膠凝膠由來(lái)的納米粒子)優(yōu)選可以通過(guò)用各種熒光報(bào)道分子捕獲被標(biāo)記的生物高分子而發(fā)熒光。這種組合的例子包括用于蛋白質(zhì)的德克薩斯紅(Texas Red)和熒光素和用于DNA的溴化3，8-二氨基-5-乙基-6-苯基菲啶。前種染料共價(jià)結(jié)合在高分子上，而后種染料分子插入DNA中。或者，可使用任何具有固有熒光的納米粒子，如得自硫化鎘和硒化鎘的那些(和摻雜有稀土原子如銪III鹽)。
然而，納米粒子的尺寸可以改變，優(yōu)選納米粒子可基本上是球狀的，且直徑可為30到500納米。
已經(jīng)基于在納米粒子的制備中在納米粒子內(nèi)截留蛋白質(zhì)-染料共軛物而使用各種熒光染料。染料的例子包括德克薩斯紅標(biāo)記的明膠和豬甲狀腺球蛋白，以及熒光素標(biāo)記的牛血清白蛋白和明膠。
溶膠凝膠過(guò)程通常包括通過(guò)溶膠凝膠轉(zhuǎn)變形成充滿溶劑的固體聚合物基質(zhì)骨架的雙相材料。當(dāng)除去溶劑時(shí)，凝膠轉(zhuǎn)變成干凝膠。溶膠凝膠已經(jīng)在各種分析系統(tǒng)中被廣泛用作基質(zhì)，包括用于封裝生物高分子如蛋白質(zhì)和酶乃至整個(gè)細(xì)胞。
在生物應(yīng)用中，溶膠凝膠過(guò)程包括制備不溶性骨架或籠狀物，在不溶性骨架或籠狀物中捕獲或封裝了生物實(shí)體。
可通過(guò)被動(dòng)吸附或者通過(guò)共價(jià)連接，用促進(jìn)這種粒子與來(lái)自表面上的潛指紋的疏水性沉淀物結(jié)合的疏水性分子覆蓋粒子表面而對(duì)這種粒子進(jìn)行改性。疏水性分子的例子包括磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺，盡管理論上可使用任何疏水性分子。
其中包埋有德克薩斯紅-豬甲狀腺球蛋白共軛物的溶膠凝膠由來(lái)的納米粒子已經(jīng)通過(guò)德克薩斯紅染料的熒光表明與表面上的潛指紋結(jié)合。
因?yàn)榧{米粒子比目前用于定位被動(dòng)指紋的金屬粒子小得多，所以有可能辨別指紋亞結(jié)構(gòu)的更多細(xì)節(jié)并使用這種新的細(xì)節(jié)以更大的準(zhǔn)確度辨別指紋的擁有者，即使使用不完全的指紋。還可能使用表面上粒子的高熒光強(qiáng)度以增強(qiáng)這種指紋的檢測(cè)靈敏性。
我們已經(jīng)改進(jìn)了這些粒子的表面，以便我們可以對(duì)其附著各種表面涂層。對(duì)于指紋顯影，最終涂層為親脂性的(“憎水的”)生物相容性化學(xué)品，其優(yōu)選與皮脂由來(lái)的組分如蠟、膽固醇和角鯊烯結(jié)合。這種親脂性化學(xué)品的例子包括磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺。為了實(shí)現(xiàn)該涂層，我們通過(guò)庫(kù)倫相互作用被動(dòng)地直接吸附化學(xué)品到由TEMOS(四甲氧基硅烷)形成的溶膠凝膠粒子上，或者使用氨基丙基氧基硅烷由來(lái)的溶膠凝膠使化學(xué)品共價(jià)結(jié)合到粒子上。在后種情況中，結(jié)合可經(jīng)由戊二醛處理、然后用氰基硼氫化物(cyanoborohydride)還原，然后用乙醇胺洗滌以減少非特異性結(jié)合。
我們還制備了其它溶膠凝膠由來(lái)的納米粒子，它們涂有親水性(“喜水的”)的攜帶凈的負(fù)電荷或者靜的正電荷的化學(xué)品。前者的粒子包括未覆層的納米粒子，后者的粒子包括涂有聚賴氨酸的納米粒子。當(dāng)我們施用這些親水性粒子到指紋上并掃描表面上由包埋在粒子內(nèi)的熒光染料發(fā)出的熒光時(shí)，看見(jiàn)了一些熒光，但是未觀察到特征圖案的顯影(

圖1a)。使用德克薩斯紅染料時(shí)，在595納米的激發(fā)波長(zhǎng)進(jìn)行掃描，使用612納米的發(fā)射波長(zhǎng)。相比之下，當(dāng)使用親水性覆層粒子時(shí)，不規(guī)則圖案清楚可見(jiàn)，表明選擇性結(jié)合到表面上的皮脂由來(lái)的組分(圖1b)。當(dāng)沒(méi)有附加納米粒子時(shí)，未看見(jiàn)熒光(圖1c)。
權(quán)利要求
1.納米粒子，該粒子封裝了熒光物質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的納米粒子，特征在于納米粒子是溶膠凝膠由來(lái)的。
3.權(quán)利要求1的納米粒子，特征在于納米粒子固有地發(fā)熒光。
4.權(quán)利要求1的納米粒子，特征在于納米粒子捕獲報(bào)道分子的蛋白質(zhì)共軛物。
5.權(quán)利要求3的納米粒子，特征在于報(bào)道分子共價(jià)結(jié)合于大分子。
6.權(quán)利要求3的納米粒子，特征在于納米粒子得自任選摻雜有稀土原子的硫化鎘和硒化鎘。
7.權(quán)利要求6的納米粒子，特征在于稀土原子為銪III鹽。
8.權(quán)利要求1的納米粒子，特征在于納米粒子基本上是球狀的并且直徑為30到500納米。
9.權(quán)利要求1的納米粒子，特征在于納米粒子包括基于在納米粒子內(nèi)截留蛋白質(zhì)-染料共軛物或DNA-染料共軛物的熒光染料。
10.權(quán)利要求9的納米粒子，特征在于染料選自德克薩斯紅標(biāo)記的明膠、豬甲狀腺球蛋白，和熒光素標(biāo)記的牛血清白蛋白或者明膠。
11.權(quán)利要求1的納米粒子，特征在于粒子的表面經(jīng)過(guò)改性使得它們能夠具有表面涂層。
12.權(quán)利要求11的納米粒子，特征在于粒子能夠通過(guò)被動(dòng)吸附或通過(guò)共價(jià)結(jié)合用疏水性分子覆蓋粒子表面而進(jìn)行改性。
13.權(quán)利要求12的納米粒子，特征在于疏水性分子選自磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺。
14.權(quán)利要求2的納米粒子，特性在于溶膠凝膠由來(lái)的納米粒子包括包埋在粒子內(nèi)部的德克薩斯紅-豬甲狀腺球蛋白共軛物。
15.權(quán)利要求1的納米粒子，特性在于粒子包括高熒光強(qiáng)度。
16.權(quán)利要求1的納米粒子，特性在于表面涂層是親脂性的。
17.權(quán)利要求1的納米粒子，特性在于粒子適于結(jié)合于皮脂由來(lái)的組分。
18.權(quán)利要求17的納米粒子，特性在于皮脂由來(lái)的組分選自蠟、膽固醇和角鯊烯。
19.權(quán)利要求16的納米粒子，特征在于親脂性涂層選自磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺。
20.權(quán)利要求11的納米粒子，特性在于涂層以被動(dòng)方式直接吸附到溶膠凝膠粒子上。
21.權(quán)利要求1的納米粒子，特性在于粒子由TEMOS(四甲氧基硅烷)形成。
22.權(quán)利要求21的納米粒子，特性在于粒子包括氨基丙基氧基硅烷由來(lái)的溶膠凝膠。
23.權(quán)利要求22的納米粒子，特性在于粒子的制備包括戊二醛處理。
24.權(quán)利要求23的納米粒子，特性在于戊二醛處理之后是氰基硼氫化物還原。
25.權(quán)利要求24的納米粒子，特性在于氰基硼氫化物還原之后是乙醇胺洗滌。
26.權(quán)利要求1的納米粒子，特性在于粒子是未覆層納米粒子并且攜帶凈的負(fù)電荷或者凈的正電荷。
27.權(quán)利要求1的納米粒子，特性在于粒子具有親水性涂層。
28.權(quán)利要求27的納米粒子，特性在于粒子攜帶凈的負(fù)電荷或者凈的正電荷。
29.權(quán)利要求27的納米粒子，特性在于親水性涂層包括聚賴氨酸。
30.檢測(cè)印跡(如指紋)的方法，包括使用權(quán)利要求1的納米粒子。
31.權(quán)利要求30的方法，包括確定指紋亞結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)。
32.權(quán)利要求1的方法，特性在于掃描在595納米的激發(fā)波長(zhǎng)進(jìn)行。
33.基本上如關(guān)于隨附的實(shí)施例的描述的納米粒子或者方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于檢測(cè)印跡例如指紋的新的分析法，并涉及適于實(shí)施這種方法的納米粒子。
文檔編號(hào)G01N33/92GK1906487SQ200580001920
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月7日
發(fā)明者弗雷德里克·約翰·羅韋爾, 布倫登·約翰·泰阿克 申請(qǐng)人:桑德蘭大學(xué)