聚馬來酸酐和二氧化硅修飾的水溶性CdSe-ZnS熒光量子點(diǎn)的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、量子點(diǎn)作為一種新型的熒光材料,與傳統(tǒng)的有機(jī)染料熒光物質(zhì)相比,具有連續(xù)的激發(fā)光譜、窄的發(fā)射光譜、熒光壽命長、穩(wěn)定性高、并且通過調(diào)節(jié)粒徑大小和化學(xué)組成可以發(fā)射不同顏色的熒光等優(yōu)點(diǎn)。熒光量子點(diǎn)這些獨(dú)特的發(fā)光特性極大地引起了科研工作者的研究興趣。熒光量子點(diǎn)在生物傳感器、細(xì)胞標(biāo)記、細(xì)胞分離和藥物運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域都有重要應(yīng)用。然而目前所使用的熒光量子點(diǎn)一般都是在高溫有機(jī)溶劑中合成,表面修飾有一層憎水性的有機(jī)配體,這些油溶性的配體使得熒光量子點(diǎn)不能很好地溶

2、解于水中,從而很難直接應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。因此,需要對(duì)油溶性的熒光量子點(diǎn)進(jìn)行適當(dāng)?shù)母男曰虮砻嫘揎?使其轉(zhuǎn)移至水相中,并具有較好的水溶性和生物相容性。
　　對(duì)于熒光量子點(diǎn)的表面修飾,目前主要有三種方法。第一種方法是配體交換法,即用親水性的配體取代量子點(diǎn)表面的憎水性配體,從而合成水溶性的熒光量子點(diǎn);第二種方法是基于二氧化硅的包覆法,利用二氧化硅前驅(qū)體在量子點(diǎn)表面發(fā)生水解而進(jìn)行包覆;第三種方法則是基于兩親性聚合物的方法,兩親性聚合物的憎

3、水端與量子點(diǎn)表面的有機(jī)配體之間會(huì)產(chǎn)生范德華力相互作用,而兩親性聚合物的親水端則使得熒光量子點(diǎn)能很好地溶于水中。這三種方法各有利弊,配體交換法轉(zhuǎn)移的量子點(diǎn)具有非常小的粒徑,二氧化硅和兩親性聚合物轉(zhuǎn)移的量子點(diǎn)則具有非常好的穩(wěn)定性。本文分別采用配體交換法和二氧化硅包覆法對(duì)熒光量子點(diǎn)進(jìn)行水相轉(zhuǎn)移,并分別對(duì)所合成的水溶性熒光量子點(diǎn)在細(xì)胞標(biāo)記和生物檢測領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行了初步研究,具體工作和取得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下:
　　第二章采用了配體交換法,利用

4、聚馬來酸酐(PMA)作為交換配體來制備水溶性的CdSe/ZnS熒光量子點(diǎn)。通過研究反應(yīng)溫度和時(shí)間對(duì)配體交換效率和量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度的影響,可以發(fā)現(xiàn)配體交換的最佳溫度是150°C,反應(yīng)時(shí)間為240min。利用傅立葉變換紅外光譜儀、熱重分析儀、動(dòng)態(tài)光散射儀和透射電子顯微鏡等,分別對(duì)油溶性和水溶性的熒光量子點(diǎn)表面配體、轉(zhuǎn)移效果及粒徑大小進(jìn)行表征,結(jié)果顯示PMA配體與量子點(diǎn)表面的油酸(OA)配體發(fā)生了部分交換,而且合成的PMA-CdSe/ZnS水溶

5、性熒光量子點(diǎn)粒徑較小,平均粒徑23nm左右。在各種不同生理環(huán)境中對(duì)量子點(diǎn)的熒光穩(wěn)定性進(jìn)行測試,結(jié)果表明水溶性量子點(diǎn)在各種生理環(huán)境中都具有較好的生物相容性。采用類似的方法對(duì)油溶性的Fe3O4、Ag、Au量子點(diǎn)進(jìn)行水相轉(zhuǎn)移,說明此種配體交換法對(duì)油酸修飾的量子點(diǎn)具有較好的通用性。隨后對(duì)合成的水溶性PMA-CdSe/ZnS熒光量子點(diǎn)進(jìn)行毒性測試,可以發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)具有較小的毒性。將水溶性熒光量子點(diǎn)通過偶聯(lián)劑與肽分子進(jìn)行偶聯(lián)后,對(duì)人體胚胎干細(xì)胞(HE

6、SC)進(jìn)行標(biāo)記,發(fā)現(xiàn)其完全符合制備高質(zhì)量生物熒光探針的需求。
　　第三章主要介紹了利用反相微乳液法在油溶性CdSe/ZnS量子點(diǎn)表面包覆二氧化硅(SiO2)殼層,并采用十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)和聚馬來酸十六醇酯(PMAH)對(duì)合成的SiO2-CdSe/ZnS量子點(diǎn)進(jìn)行表面修飾,來制備含有羧基的水溶性熒光量子點(diǎn)SiO2-CdSe/ZnS-OTMS-PMAH;采用3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)對(duì)量子點(diǎn)進(jìn)行表面修飾,來制備

7、含有氨基的水溶性SiO2-CdSe/ZnS-APTMS熒光量子點(diǎn)。分別測試這三種水溶性熒光量子點(diǎn)在不同生理環(huán)境(不同溫度、不同pH值溶液,PBS緩沖溶液和不同NaCl濃度溶液)中的熒光穩(wěn)定性,發(fā)現(xiàn)水溶性SiO2-CdSe/ZnS-OTMS-PMAH量子點(diǎn)熒光穩(wěn)定性最高,而且在豬尿這種比較苛刻的環(huán)境中仍然具有較高的熒光強(qiáng)度。最后將制備的水溶性SiO2-CdSe/ZnS-OTMS-PMAH熒光量子點(diǎn)作為熒光探針,與微孔免疫層析試紙條相結(jié)合組