水相CdTe量子點在細胞中的光致發(fā)光行為研究.pdf

1、納米科學在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應用是現(xiàn)在最引人注目、最具活力的研究方向之一。水溶性半導體熒光量子點由于其良好的光學特性，如高量子效率、尺寸可調(diào)的熒光發(fā)射波長、寬帶吸收與窄帶熒光、光穩(wěn)定性良好、雙光子吸收截面大等，被認為是非常重要的一種熒光標記材料，并且廣泛地應用于細胞標記技術(shù)、蛋白示蹤、DNA陣列檢測技術(shù)、免疫熒光標記方法、生物活體及組織檢測等方向的研究。結(jié)合量子點的熒光共振能量轉(zhuǎn)移，熒光漂白恢復，熒光壽命成像等先進手段在細胞生物學，生物化學

2、和醫(yī)學等領(lǐng)域的應用也有初步的研究。由量子點帶來的技術(shù)變革還遠未結(jié)束。本文圍繞硫醇包覆水溶性的碲化鎘量子點在活體細胞內(nèi)的行為展開，分別研究了CdTe量子點在細胞內(nèi)的動態(tài)分布過程，細胞內(nèi)量子點的熒光光譜特性和熒光壽命特性，并且對細胞復雜微環(huán)境下影響量子點光學特性的因素作了深入探討。主要有以下三個方面的結(jié)果：
　　 1.基于激光掃描共焦顯微鏡系統(tǒng)，研究了亞細胞尺度下量子點在活體細胞內(nèi)動態(tài)分布過程。通過細胞的熒光雙染色技術(shù)，發(fā)現(xiàn)量子點在

3、細胞內(nèi)不僅可以富集于內(nèi)涵體/溶酶體，而且更重要的是，我們首次觀察到了量子點進入高爾基體的動態(tài)過程，發(fā)現(xiàn)高爾基體也是攝入細胞的量子點的一個主要分布區(qū)域。這對于如何將量子點用于生物標記和了解納米微顆粒在細胞內(nèi)的輸運都有重要意義。
　　 2.細胞內(nèi)量子點的熒光特性是量子點作為應用于生物醫(yī)學光子材料的最基本的依據(jù)。本文利用共焦顯微鏡的微區(qū)熒光光譜技術(shù)，研究了細胞內(nèi)量子點的光誘導熒光現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了量子點的光激活、光致藍移和光淬滅現(xiàn)象，并且首

4、次用實驗證明了量子點的光氧化過程是細胞內(nèi)量子點的這些光誘導熒光現(xiàn)象的主要原因。同時證明了單態(tài)氧是由光激發(fā)的量子點將能量傳遞給吸附在量子點表面配體之間的氧分子而產(chǎn)生的。這些結(jié)果表明細胞內(nèi)的氧環(huán)境對量子點的光致發(fā)光行為有重要的影響。
　　 3.量子點在細胞內(nèi)的熒光效率是一個非常重要的參數(shù)，但是由于細胞內(nèi)的復雜環(huán)境和量子點分布的不均勻，很難對熒光效率作定量分析。而熒光壽命則不受上述因素的影響，能夠很好地反映非輻射弛豫產(chǎn)生的結(jié)果，因此是

5、熒光效率的一個很好的判據(jù)，同時也是量子點其他應用的重要依據(jù)(如熒光壽命圖像顯微術(shù)，F(xiàn)luorescence lifetime imaging microscopy)。本文根據(jù)量子點在細胞器內(nèi)的分布，首次研究了量子點在亞細胞微區(qū)的熒光壽命。結(jié)果表明在活體細胞內(nèi)復雜的微環(huán)境下，不同區(qū)域的量子點熒光壽命有很大的差異，酸性溶酶體內(nèi)的量子點熒光壽命明顯低于溶酶體外的量子點的壽命，而細胞內(nèi)的量子點熒光壽命明顯低于水溶液中量子點的熒光壽命。進一步的研