多色光学编码阵列磁致变色微球的制备及性能研究

Based on the applied potential of the magnetochromatic materials and the advantages of multicolor-encoded materials in bioassay, we combine the micro?uidic technology to prepare magnetic nano composites materials under external magnetic field. They are used as nuclear materials with shape-tunable, good dispersibility, distributed array, and spinel-like structure. With the guide of microstructural simulation design software theory, we design and assemble encoding array to screening shell materials, including noble metal elements, upconversion transition metal atoms and conjugated polymer. By using one-step in-situ growth technology, we assemble stepless color-tunable multicolor-encoded array on the magnetic core surface to simplify the assembled process. Through the mechanism study of material structure and color-tunable performance, a relationship was developed to realize the shape and size tunable as well as change the spectrum property in a large wavelength coverage. A simple and tunable method was fabricated to prepare the core shell multicolor-encoded array magnetochromatic microparticles. The multicolor-encoded magnetochromatic array suspension chip was established according to the self-expression response of the materials combined with the specific functional group, which realized the multicolor- control. An ultrasensitive, high throughput and efficient multi-parameter diagnosis, treatment and detection method was constructed, which can be applied in the fields of medical diagnosis and treatment, bioassay and environmental monitoring.

基于磁性结构色材料的巨大应用潜力，以及多色光学编码材料在多元生物分析中显示的优势，本项目结合微流控技术，在外磁场控制下，制备粒径形貌可控、高分散性、呈阵列排布、尖晶石结构的强磁性复合纳米粒子，以其作为核材料；以微结构仿真软件理论建模指导筛选贵金属原子、上转换过渡金属原子以及共轭聚合物等多种壳体材料，并设计、组装编码阵列；采用原位生长一步法技术在磁性核上组装"无级"变色的多色编码阵列壳层，简化组装过程；通过结构和变色性能之间的响应机制研究，阐明构效关系，实现材料的形貌、尺寸可控制备以及可在大波长范围内切换材料的光谱性质，建立一种简单可调的基于核壳结构的多色光学编码阵列磁致变色材料的制备方法；根据材料对应激响应的颜色自表达功能，结合特异性功能基团，构建多色光学编码磁致变色阵列悬浮芯片，实现多色调控；用于医学诊疗、生物检测、环境监控等领域，建立高灵敏、高通量、高效率的多参数诊疗、检测方法。

在本项目中，基于磁性结构色材料的巨大应用潜力，以及多色光学材料在多元生物分析中的优势，制备了粒径形貌可控、高分散性、呈阵列排布、尖晶石结构的强磁性复合纳米粒子，以其作为核材料；通过在其表面原位生长的方法包覆贵金属原子、上转换过渡金属原子以及共轭聚合物等多种壳体材料，形成多色编码阵列壳层。探讨了材料纳米结构稳定性、自组装以及功能化方面的实验条件，通过结构和变色性能之间的响应机制研究，阐明了构效关系。通过在合成材料中的稳定性控制以及物理限制和表面修饰等手段，实现材料的装配与拆分，可控制备具有良好光电性能的纳米材料，建立一种简单可调的基于核壳结构的多色光学编码阵列磁致变色材料的制备方法；基于该类材料的结构所表现出来的动态光学控制，使其在生物传感方面所表现出的优异性能，电化学发光、光致电化学等分析方法，设计阵列芯片构建光电生物传感器，研究了传感器的电子传输机制与影响因素，结合电化学、光致电、电致化学发光、吸收光谱等分析方法，对材料的应用机理进行探讨，提出了相应的结构响应机制，结合材料的光电性能，采用多种信号放大策略，实现了高灵敏的光电致化学检测；该类型传感器用于生物医学检测，得到了良好的效果，为医学诊疗、生物检测、环境监控等领域提供了一种简便可行的高灵敏、高通量、高效率的多参数诊疗、检测方法。