量子點的制備及在生物標記中的應(yīng)用.pdf

1、對生物體內(nèi)及生命過程中蛋白質(zhì)、核酸、多肽等重要生物分子的高靈敏分析檢測，是生命科學(xué)研究領(lǐng)域的重要難題。探索和發(fā)展高靈敏度、高選擇性的分析檢測方法一直是這一領(lǐng)域研究者的努力方向。熒光分析法是生物學(xué)研究中十分重要的方法之一，其檢測靈敏度很大程度上取決于標記物的發(fā)光強度和光化學(xué)穩(wěn)定性。目前使用的大多數(shù)熒光試劑如有機熒光染料等存在著光學(xué)穩(wěn)定性較差、激發(fā)光譜范圍窄、發(fā)射光譜較寬、與生物分子的背景熒光難以區(qū)分等不可忽視的弱點，導(dǎo)致應(yīng)用中靈敏度下降。

2、量子點作為一種新型的熒光納米材料，彌補了有機染料的上述缺點，引起分析化學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。早期的量子點是在有機體系中制備的，即用金屬有機化合物在具有配位性質(zhì)的有機溶劑環(huán)境中生長納米顆粒。這種方法制備條件比較苛刻、操作復(fù)雜，且制得的量子點水溶性不佳，欲獲得較理想水溶性，需進行復(fù)雜的修飾改性，因而水溶性量子點的制備成為人們研究的熱點。但目前報道的水相中合成量子點的一般量子產(chǎn)率較低(10％～30％)，熒光發(fā)射峰半峰寬較寬。基于上述研究

3、現(xiàn)狀，本項研究選用谷胱甘肽作為穩(wěn)定劑在水相中制備高質(zhì)量的量子點，并考察它們在生物大分子標記以及細胞的免疫成像等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
　　 首先采用水相合成法，以谷胱甘肽(L-glutathione，GSH)作為穩(wěn)定劑，氯化鎘、和碲粉等簡單的無機試劑作為合成原料，合成水溶性CdTe量子點。利用CdTe量子點表面的羧基和氨基基團與生物分子（如蛋白質(zhì)和抗體）中氨基和羧基基團之間的相互作用，直接與生物分子鏈接并對細胞進行熒光標記。實驗中CdT

4、e量子點與牛血清白蛋白成功地鏈接后，量子點熒光強度明顯提高。并在BSA的濃度為2.0-10mg/L時，溶液的熒光強度與BSA濃度形成良好的線性關(guān)系，可以用來進行蛋白的初步定量測定。同時，CdTe量子點能與大鼠抗小鼠CD4抗體連接，制備水溶性CdTe-CD4復(fù)合物探針，對鼠的淋巴細胞和脾臟標記成像。結(jié)果表明，CdTe量子點與傳統(tǒng)的異硫氰酸熒光素(FITC)相比，具有更強的熒光強度和光穩(wěn)定性。
　　 其次，將CdTe量子點作為生物熒

5、光探針引入前列腺癌研究中。采用直接和間接標記兩種方法檢測前列腺癌細胞的特異性抗原(prostate specific antigen，PSA)，比較兩種方法對細胞的免疫標記效果。結(jié)果表明，直接標記方法操作步驟雖然簡單，但是量子點在細胞表面有明顯的非特異性吸附現(xiàn)象：而間接標記方法利用一抗和二抗之間的結(jié)合降低了非特異性吸附，量子點探針在細胞表面呈現(xiàn)出明顯的熒光信號。同時，通過對活的前列腺癌細胞進行標記，考察了CdTc量子點的生物毒性。

6、>　　 第三，選用谷胱甘肽(GSH)作為穩(wěn)定劑，首次在水溶液中合成了穩(wěn)定的CdSe/CdS核/殼結(jié)構(gòu)的量子點。采用CdS無機包覆層對CdSe量子點表面進行修飾，有效地限制對核的激發(fā)，消除非輻射馳豫途徑和防止光化學(xué)褪色，提高了量子點的穩(wěn)定性和熒光產(chǎn)率。經(jīng)光學(xué)性能表征，制備的CdSe/CdS核/殼結(jié)構(gòu)量子點具有熒光產(chǎn)率較高、半峰寬窄、峰形對稱等優(yōu)良的光譜性能；結(jié)構(gòu)性能表征表明合成的量子點尺寸分布均勻，為近似球形顆粒。同時，將CdSe/Cd

7、S量子點和鼠抗人CD3抗體連接，制備水溶性CdSe/CdS-CD3復(fù)合物探針，對人血淋巴細胞標記成像。實驗結(jié)果表明，CdSe/CdS量子點與傳統(tǒng)的FITC相比，具有更強的熒光強度和光穩(wěn)定性。
　　 最后，初步研究了量子點與碳納米管復(fù)合物的制備。由于這種納米復(fù)合物具有獨特的物理和化學(xué)的性質(zhì)，預(yù)期在納米電學(xué)、催化反應(yīng)、生物感應(yīng)器等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，尤其在醫(yī)學(xué)和藥學(xué)上的應(yīng)用成為眾多國際研究者最為關(guān)注的熱點。實驗中碳納米管經(jīng)氧化處理后

8、，在端口處會形成羧基，利用羧基與谷胱甘肽包被的CdTe量子點上氨基之間的作用，實現(xiàn)了量子點與單壁碳納米管的鏈接。經(jīng)熒光光譜表征，鏈接碳納米管后的量子點熒光強度減弱。
　　 總之，本研究工作以谷胱甘肽作為穩(wěn)定劑，合成了兩種高質(zhì)量的水溶性量子點。利用量子點表面的羧基和氨基基團與生物分子抗體中氨基和羧基基團之間的相互作用，直接與生物分子鏈接制備了三種免疫探針，成功地用于淋巴細胞及脾組織、前列腺癌細胞和人血淋巴細胞的熒光標記及成像。實驗