InnoScan激光共聚焦荧光微阵列生物芯片扫描分析仪助力新防伪材料开发

2026-07-01 16:01:16, 环亚生物 环亚生物科技有限公司



































目前,由于信息泄露、安全密码或防伪措施被破解,每年造成的损失可达数万亿美元,而且严重威胁人类健康、社会公平和国家安全。以药品的假冒证书或者电子产品秘钥为例,如果出现漏洞就会造成巨大损失。


而解决这类问题的一个有效手段就是设计安全性高的防伪标签,例如通过光学验证的荧光全息图。在这一方面,目前已经有很多团队在做相关研究,包括半导体量子点、有机染料和碳点(carbon dots ,CDs)在内的很多候选方案。其中CD因其稳定性、低毒性、广泛可用的前体等优势而特别突出。


然而,大多数研究表明CD都是在溶液中发出荧光,固态则荧光淬灭。因此开发一种可以在固态情况下实现CD编辑,从而激发固态荧光 (solid-state fluorescence ,SSF)图案,并且通过物理不可克隆函数(physical unclonable functions ,PUF)将其信息形成有效的唯一的荧光全息图就成为一种值得期待的方法。



































image.png

来自德国马克斯·普朗克胶体与界面研究所,于2023年《Nature Nanotechnology》发表的这篇文章——一种新型的多合一纳米打印方法。该方法以CD为原材料合成SSF图案,并结合PUF加密技术,最终制成具有高防伪加密功能的荧光全息图。固相的CD合成制备因π-π堆积导致荧光淬灭,目前CD合成多通过液相的方法制备。而本研究中,CD前体材料包被的载玻片在毫秒级激光脉冲照射后合成CD,不但成功避免了荧光淬灭,还可以精准控制所合成的CD高度、位置、图案等参数,最终形成用来存储加密信息的SSF图案。这种技术,作者称为nanoFlash原位合成技术。

nanoFlash原位合成SSF分为两个主要步骤(具体步骤见文末)


验证nanoFlash合成效果:为了验证nanoFlash原位合成技术是否生成了预想的SSF图案,作者使用法国Innopsys激光共聚焦荧光微阵列生物芯片扫描分析仪InnoScan 1100 AL进行SSF玻片荧光信号检测及分析。结果发现,nanoflash方法能够有效将CD前体通过脉冲激光转化生成CD,并最终得到想要的SSF图案。(图1)


不仅如此,为了验证除了激光之外其他因素对CD合成的影响,作者也尝试了改变吸光层和CD前体的成分,并做了进一步实验。结果发现,不同的添加剂也会影响CD所发出的荧光。例如,作者发现在吸光层加入聚乙烯醇会导致所合成的CD红色激发光更强,而如果加入聚乙二醇则会淬灭红色激发光。


image.png

1 nanoFlash合成方法的原理和转移图案的表征 a,温度与时间是影响CD前体形成CD并产生不同荧光的关键因素;b,通过调节激光脉冲可以驱动CD前体形成不同微观图案的SSFcd,通过调节激光脉冲可以驱动CD前体形成不同高度的SSFe,使用激光共聚焦荧光微阵列生物芯片扫描分析仪InnoScan 1100 AL进行红绿蓝三色通道扫描制成的SSF图案


通过改变合成参数,作者构建了一个具有100个单独图案的SSF库,即使在荧光相似的情况下,不同图案也有截然不同的纹理结构。(图2)


image.png

荧光接近但微观结构不同的SSF图案


接下来,作者测试了这种方法合成SSF图案的加密能力。理论结果表明,一个利用PUF的方法,加密325*325像素的SSF图案的编码能力可以达到1063593,完全达到强PUF密码的标准。并且,利用InnoScan 1100AL在不同分辨率(每像素 1、5 和 10 μm)扫描出的图案,所读取的信息始终识别,这表明在身份验证等类似安保措施中,具有很高的可靠性,防止信息被破译。


结论:

1. 作者成功利用纳米激光脉冲,在固相(载玻片)上合成了CD,并通过预设的程序生成SSF图案。

2. 通过改变CD合成过程中的颜色、结构、位置等参数,可以精确生成各种不同的SSF图案,结合PUF等算法,保证一个325*325像素的SSF图案能够拥有足够的编码能力来达到防止破译的效果。



更多资讯请访问文献全文链接:

https://doi.org/10.1038/s41565-023-01405-3








nanoFlash原位合成SSF主要步骤:

1. 将CD前体溶液(在本次研究中,作者使用D-(+)-氨基葡萄糖盐酸盐)均匀覆盖在具有特殊吸光层的载玻片上,继而烘干机烘干,制备出了包被CD前体的载玻片。



2. 在包被CD前体的载玻片上,利用毫秒级的纳米激光器根据预先设计好的打印方案快速打印,使CD前体转化为可发出荧光的CD。具体原理是:激光脉冲具有很高能量,在到达吸光层后会迅速转变成热能,并使局部温度达到500℃以上。在这个温度条件下,CD前体会快速碳化并形成CD。作者通过调整激光的强度、位置、照射时间,就可以控制所合成的CD位置、厚度、宽度、激发荧光的颜色等参数,最终形成预设的、具有不同纹路、和高低落差的SSF图案(图1)。








Innopsys 成立于1999年,总部位于法国图卢兹,致力于荧光检测硬件生产和软件自主开发。

InnoScan系列激光共聚焦微阵列生物芯片扫描分析仪: 
  • 实时激光共聚焦光路和独立PMT检测器,灵敏度高;

  • 多激光光路同时扫描,扫描速度快;

  • 线扫描方式,图片无拼痕、无需阴影矫正,并有效降低荧光的光漂白现象及信号损失;

  • 扫描和分析基因芯片、核酸芯片、 糖芯片、蛋白芯片、反向蛋白芯片、化合物芯片、单细胞WB免疫印迹芯片、覆膜芯片、细胞组织芯片及各种商品化生物芯片;

  • 用于蛋白互作分析、细胞信号转导通路研究、疾病标志物筛选、化合物药物筛选、多重因子检测,病理组织筛查、荧光纳米材料开发等研究方向。 


image.png

环亚生物科技(APG BIO)作为法国Innopsys公司中国区代理,为客户提供生物芯片扫描、点样以及高通量筛选的整体解决方案和服务。









环  亚  产  品





环亚生物科技有限公司(APG BIO Ltd)成立于2011年,专注于引进国外创新技术和高品质仪器设备。

主推产品包括




图片

全自动DNA核酸脉冲场电泳回收仪--美国Sage Science


代替手工切胶和磁珠,用于二代/三代/超长测序文库、常规分子实验的精准回收




图片

E-Peak 全自动核酸蛋白分析系统--融萦


毛细管原理,全自动、高通量、高灵敏度、高分辨率,对核酸蛋白分离检测和质控




图片

E-Tracking 微孔板加样记录仪--融萦


实时追踪加样,避免加样错误,兼容384/96孔板、排管,兼容单/8/12通道移液枪




图片

24通道 明场 实时活细胞成像分析仪--德国innoME


6/24孔板分组对比实验,用于细胞、类器官的生长监测、划痕迁移、培养优化等




图片

超高通量、高密度微阵列生物芯片点样仪 --英国ArrayJet


单次可喷点上万种生物样品,制备最多1000张高密度生物芯片,用于高通量筛选




图片

皮升、纳升级高精度微阵列生物芯片点样仪--德国M2 Automation


生物传感器、微流控、微孔板、微柱、微针、覆膜、POCT芯片等点样,可灵活定制




图片

超高通量 SPRi分子互作仪--美国Plexera


表面等离子共振成像技术,无标记实时动力学检测,最多同时检测3840对分子互作




图片

E-Pro4 全自动蛋白电泳成像分析仪--融萦


电泳成像一体,用于蛋白、多肽的定性定量、表达分析和纯度检测等




图片

超高精度组织 原位蛋白功能定量分析系统--西班牙Hawk Biosystems


小于10nm距离的蛋白质相互作用定量验证,用于互作、翻译后修饰、肿瘤免疫等




图片

毛细管电泳生物制药分析系统--荷兰Prince technologies


纳升级全自动压力浓缩进样,全程控温,用于蛋白纯度/等电点测定、制药质控等





更多产品咨询,请联系我们:



图片

环亚生物科技有限公司

地址:上海市松江区莘砖公路518号9幢502室

电话:021-54583565

邮箱:marketing@apgbio.com

官网:www.apgbio.com


扫码关注我们


公众号二维码8cm.jpg
产品咨询  |  资料获取  
线上报修  |  简历投递 





  • 客服电话: 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证:京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018
  • 客服电话: 400-6699-117 转 1000
  • 京ICP备07018254号
  • 电信与信息服务业务经营许可证:京ICP证110310号
  • 京公网安备1101085018

Copyright ©2007-2026 ANTPEDIA, All Rights Reserved