編碼熒光納米探針的制備、表征和應(yīng)用.pdf

1、目前,由于編碼熒光納米顆粒作為探針在分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、細(xì)胞成像、醫(yī)學(xué)診斷、高通量藥物篩選以及組合化學(xué)合成等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景而引起人們極大的興趣。
　　 通常,編碼熒光納米顆粒由熒光編碼元素和微納米載體兩部分組成。有機(jī)熒光分子、熒光金屬配合物以及熒光半導(dǎo)體量子點(diǎn)(Quantum dots,QDs；又稱半導(dǎo)體納米晶)是最典型的三種編碼元素。與傳統(tǒng)成熟的有機(jī)熒光分子和熒光金屬配合物相比,量子點(diǎn)具有激發(fā)光譜寬而連續(xù)、發(fā)射光譜

2、窄且對(duì)稱以及光學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn),而且改變其物理尺寸就可調(diào)控其熒光波長,僅用同一激發(fā)光即可激發(fā)多種不同顏色熒光的QDs。因此,QDs是一種理想的熒光編碼元素。
　　 聚苯乙烯微粒和二氧化硅納米顆粒是最常用的編碼元素載體。其中具有易制備、分離、表面修飾以及良好的親水性和生物相容性等優(yōu)點(diǎn)的二氧化硅納米顆粒更是受到研究者的廣泛關(guān)注。近年來,許多國內(nèi)外研究小組將各種熒光量子點(diǎn)、有機(jī)熒光染料和金屬配合物可控地組裝到二氧化硅和聚苯乙烯納米顆粒

3、的內(nèi)部和表面,并對(duì)顆粒的形成機(jī)理和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了相應(yīng)的探討,對(duì)于編碼熒光納米顆粒的制備應(yīng)用具有重要的意義。
　　 編碼熒光納米顆粒的設(shè)計(jì)、制備和分析表征是其作為探針用于應(yīng)用研究的基礎(chǔ)。編碼熒光納米探針的編碼信號(hào)識(shí)別,是通過控制納米載體中的編碼元素濃度和濃度比實(shí)現(xiàn)對(duì)所形成的編碼熒光納米顆粒的熒光發(fā)射強(qiáng)度和熒光發(fā)射強(qiáng)度比。目前,編碼熒光納米顆粒的設(shè)計(jì)和制備方法分為三大類:(1)熒光編碼元素通過靜電、疏水作用力、共價(jià)鍵合、氫鍵以及物理包埋

4、等方式固定于載體內(nèi)部。(2)將熒光編碼元素通過各種作用組裝于載體表面。(3)通過層-層(layer-by-layer)自組裝技術(shù)將不同的熒光編碼元素組裝于納米顆粒中心至表面不同的層面形成獨(dú)特的納米建筑結(jié)構(gòu)。雖然這些方法都已經(jīng)成功的制備出各種編碼熒光納米顆粒,但制備過程復(fù)雜、耗時(shí)長；而利用金屬離子選擇性地猝滅熒光納米顆粒編碼前驅(qū)表面量子點(diǎn)的熒光發(fā)射和利用不同波長、強(qiáng)度的光源照射熒光納米顆粒編碼前驅(qū)進(jìn)行選擇性光解等新型編碼技術(shù)使得制備簡單、

5、省時(shí)。
　　 本論文在以上理論的基礎(chǔ)上,利用水相合成的紅綠顏色熒光CdTe QDs作為熒光編碼元素,摻雜有機(jī)熒光分子,制備了一系列編碼熒光納米顆粒。實(shí)驗(yàn)包括以下幾部分:
　　 (1)改進(jìn)了水相制備綠橙紅三色水相CdTe QDs的方法,提出了前驅(qū)體溶液在弱堿性制備巰基丙酸(MPA)包覆CdTe QDs的方法。發(fā)現(xiàn)前驅(qū)體溶液在弱堿性制備的QDs具有比強(qiáng)堿性更好的熒光；同時(shí)QDs顆粒在綠光區(qū)生長快,在紅光區(qū)生長緩慢。還討論了前

6、驅(qū)體Te的濃度對(duì)QDs制備的影響。
　　 (2)采用多步法制備了復(fù)合(SiO2-CdTe QDs)／SiO2編碼熒光納米顆粒,組成包括表面氨基化SiO2納米顆粒載體、組裝的紅綠兩色CdTe QDs殼層以及最外層的二氧化硅殼。制備的復(fù)合(SiO2-CdTe QDs)／SiO2編碼熒光納米顆粒制備的展現(xiàn)了良好的比例熒光信號(hào),性能穩(wěn)定,具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 (3)采用多步法制備了混合(FITC／SiO2-CdTe QDs

7、)／SiO2超級(jí)結(jié)構(gòu)編碼顆粒,組成包括FITC／SiO2。NPs核、CdTe QDs殼層以及最外層的SiO2殼?；旌?FITC／SiO2-CdTe QDs)／SiO2超級(jí)結(jié)構(gòu)編碼顆粒顯示了良好的可分辨雙重?zé)晒庑盘?hào)。利用Cu2+猝滅混合(FITC／SiO2-CdTe QDs)／SiO2超級(jí)結(jié)構(gòu)顆粒中QDs熒光的后編碼過程耗時(shí)少、編碼精確、實(shí)驗(yàn)條件寬松。同時(shí),不同的混合(FITC／SiO2-CdTeQDs)／SiO2超級(jí)結(jié)構(gòu)顆?？梢酝ㄟ^改變