量子點熒光探針的制備及其在化學生物分析中的應用研究.pdf

1、量子點是近年發(fā)展起來的一種新型熒光探針，與傳統(tǒng)的有機熒光染料相比，具有許多優(yōu)良的光譜性能，在生物化學、細胞生物學、分子生物學等研究領(lǐng)域顯示了極其廣闊的應用前景，已經(jīng)引起了人們越來越廣泛的重視。本論文瞄準這一重要的研究方向，在對當前迅速發(fā)展的量子點進行簡要綜述的基礎(chǔ)上，以量子點的制備、量子點的性能表征以及量子點在化學生物分析中的應用為主線，主要開展了以下幾個方面的工作： 一、直接制備了水溶性CdTe量子點，開展了基于水溶性量子點的

2、Cu2+離子測定研究。 以巰基乙酸為穩(wěn)定劑，采用水相合成法成功制備了表面帶有羧基的水溶性CdTe量子點，并對其進行了熒光發(fā)射光譜、紫外可見吸收光譜、熒光成像、原子力顯微鏡（AFM）成像、透射電子顯微鏡（TEM）成像等系列表征。實驗結(jié)果表明，所制備的量子點具有良好的光學性能，其激發(fā)光譜寬且連續(xù)，發(fā)射光譜窄而對稱，為本論文后續(xù)的拓展與應用研究提供了保證。在此基礎(chǔ)之上，以該水溶性量子點作為熒光探針，基于熒光猝滅效應對Cu2+離子進行了

3、測定，并闡釋了Cu2+離子引起量子點熒光猝滅的機理，考察了緩沖體系、反應時間等多種因素的影響。在優(yōu)化的實驗條件下，該方法的檢測下限為0.29 mg/L，線性范圍為2~200 mg/L。與傳統(tǒng)的Cu2+離子熒光檢測方法相比，該方法有效克服了有機熒光染料光穩(wěn)定性差等缺陷，具有簡單直接、條件溫和等優(yōu)點，發(fā)展了一種基于水溶性CdTe量子點的Cu2+離子測定技術(shù)。 二、基于水溶性CdTe量子點，建立了一種用于人免疫球蛋白測定的新方法。

4、 利用上述水溶性CdTe量子點優(yōu)良的光學性能，結(jié)合膠體金消光系數(shù)大、吸收光譜可調(diào)等特性，基于量子點與膠體金之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移作用，發(fā)展了一種用于人免疫球蛋白測定的新方法。量子點的發(fā)射波長可以通過改變尺寸進行調(diào)控，從而保證了供體發(fā)射波長與受體吸收波長的良好重疊，促進了熒光共振能量轉(zhuǎn)移的產(chǎn)生。該方法無需昂貴的實驗儀器，設(shè)計靈活，操作簡便，特異性好，安全可靠，線性范圍為0.5~10 mg/mL，檢測下限為0.21 mg/mL，為人免疫

5、球蛋白的測定提供了一種高效、便捷的檢測手段。 三、發(fā)展了一種基于水溶性CdTe量子點的新型熒光標記方法，在細胞水平上對多藥耐藥蛋白P-gp的表達進行了表征。 瞄準細胞水平上的納米表征這一重要研究領(lǐng)域，結(jié)合免疫分析技術(shù)，以舌癌細胞多藥耐藥蛋白P-gp為檢測底物，通過在水相法直接制備的CdTe量子點表面同時修飾生物素（Biotin）和聚乙二醇（Polyethyleneglycol, PEG），成功的在細胞水平上對多藥耐藥蛋白

6、P-gp的表達進行了表征。研究結(jié)果表明，藥物誘導之前，舌癌細胞的P-gp表達量較低，經(jīng)過平陽霉素處理以后，其表達量明顯升高。與傳統(tǒng)采用的熒光標記技術(shù)相比，該方法顯示出了良好的抗光漂白性能，可作為一種準確高效的識別手段，應用到細胞及亞細胞水平上的納米表征這一前沿性研究領(lǐng)域。 四、制備了光穩(wěn)定性更加優(yōu)良的硅殼型CdTe量子點，并將其應用于肝實質(zhì)細胞的識別。 基于油包水（W/O）反相微乳液體系，以上述水溶性CdTe量子點作為內(nèi)

7、核材料，采用硅烷化試劑在油包水形成的微囊中同步水解的方法，在溫和的實驗條件下，將多個量子點包被到同一硅殼中，從而制備了硅殼型量子點熒光納米顆粒。研究結(jié)果表明，所得顆粒具有更加優(yōu)良的光穩(wěn)定性，連續(xù)照射2000 s以后，熒光強度僅下降了3.54％。此外，該顆粒大小均一，分散性好，并根據(jù)實驗需要同步帶上了氨基、磷酸基等化學基團，進而把對哺乳動物肝實質(zhì)細胞有特異性識別作用的乳糖酸修飾到顆粒表面，實現(xiàn)了對肝實質(zhì)細胞的識別。 五、制備了一種

8、發(fā)藍色熒光的半導體納米晶體，促進了短波長發(fā)光納米材料的相關(guān)研究進展。 對量子點進行硅殼包被能夠進一步提高其光穩(wěn)定性，但美中不足的是，不管是對單個量子點進行包殼，還是采用微乳液的方法將多個量子點包被到同一硅殼中，都要經(jīng)過量子點的制備、硅烷化處理等多個相互獨立的環(huán)節(jié)。為了簡化操作步驟，本論文提出了以3-(巰基丙基)三甲氧基硅烷（MPS）為穩(wěn)定劑，基于自組裝的原理，直接制備硅殼型CdTe量子點的實驗設(shè)想。然而，實驗中發(fā)現(xiàn)，采用該路線并

9、沒有得到硅殼型CdTe量子點，卻生成了一種性能優(yōu)良的藍色發(fā)光半導體納米晶體，為藍色發(fā)光材料的制備開辟了一條新的途徑。因此，瞄準短波長發(fā)光納米材料這一前沿研究領(lǐng)域，對所得產(chǎn)物進行了熒光光譜、熒光成像、透射電子顯微鏡（TEM）、高倍透射電子顯微鏡（HRTEM）、選區(qū)電子衍射花樣等系列表征。研究結(jié)果表明，所制備的納米晶體呈比較規(guī)則的棒狀，分散性好，具有優(yōu)良的光譜性能，且光穩(wěn)定性好，最大發(fā)射波長在410 nm左右，表現(xiàn)出較強的藍色熒光，是一種新

10、型的藍色發(fā)光半導體納米材料。 六、以價格低廉的工業(yè)用導熱油為溶劑，成功合成了性能優(yōu)良的脂溶性CdSe量子點。 針對脂溶性量子點制備過程中所用溶劑成本較高這一缺陷，本論文采用高溫膠體化學合成方法，以價格低廉的工業(yè)用導熱油Dowtherm RP為溶劑，直接制備了脂溶性CdSe量子點。熒光光譜、吸收光譜、透射電子顯微鏡（TEM）成像、高倍透射電子顯微鏡（HRTEM）成像等測定結(jié)果表明，所合成的量子點大小均一，單分散性好，具有極