水溶性CdTe量子點(diǎn)的合成及其生物應(yīng)用.pdf

1、作為一種新型熒光材料，量子點(diǎn)（Quantum Dots，QDs）具有很多優(yōu)異的性質(zhì)，如激發(fā)譜寬、發(fā)射譜窄而對稱、斯托克斯位移（Stoke’s shift）大、抗光漂白和熒光壽命長等優(yōu)點(diǎn)，在生命科學(xué)領(lǐng)域顯示了極其廣闊的應(yīng)用前景。
　　 盡管量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)尤其是生物熒光標(biāo)記中得到廣泛的研究和應(yīng)用，但還有很多有待解決的問題：如何發(fā)展和完善量子點(diǎn)的合成方法，提高量子點(diǎn)的穩(wěn)定性及生物相容性，以及怎樣采取更好的方法解決量子點(diǎn)與生物分子偶聯(lián)

2、，如何將偶聯(lián)物進(jìn)行分離提純形成特異性、穩(wěn)定的探針等等。目前生物學(xué)上應(yīng)用的量子點(diǎn)大多來自有機(jī)相合成，該方法合成的量子點(diǎn)粒徑分布均勻，量子產(chǎn)率高，但制備條件苛刻、成本高、毒性大。相比之下，水相合成方法簡單、毒性小、成本低、重復(fù)性好，并且水相合成的量子點(diǎn)可以直接與生物分子偶聯(lián)，因而具有非常廣闊的應(yīng)用前景。本論文主要工作以不同的巰基小分子作為穩(wěn)定劑合成高質(zhì)量的水溶性CdTe量子點(diǎn)，同時(shí)也研究了其光學(xué)、表面化學(xué)和生物偶聯(lián)等特性，并重點(diǎn)研究了合成的

3、量子點(diǎn)作為熒光探針在生物和分析領(lǐng)域的具體應(yīng)用。論文完成的工作如下：
　　 (1)采用多種巰基小分子做穩(wěn)定劑，水相合成性能優(yōu)異的CdTe量子點(diǎn)。通過控制加熱回流時(shí)間，可得到發(fā)射波長在510～660 nm之間的量子點(diǎn)，并對合成的水溶性量子點(diǎn)進(jìn)行熒光發(fā)射光譜、紫外可見吸收光譜、透射電子顯微鏡成像、X射線粉末衍射、X射線熒光光譜和紅外光譜等系列表征。
　　 (2)采用水相合成法制備以巰基丙酸為穩(wěn)定劑的水溶性CdTe量子點(diǎn)，并利用

4、變性BSA（dBSA）修飾CdTe量子點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)表明dBSA可以有效地連接到QDs上，并且這種連接非常穩(wěn)定。通過葡聚糖凝膠層析確定QDs與dBSA連接的最佳比例，并分離提純得到dBSA-QDs。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明，通過這種方式得到的dBSA-QDs，不僅其量子產(chǎn)率可以大大提高，而且其抗光漂白性和穩(wěn)定性也有大幅提高。利用提純后的dBSA-QDs為探針，基于熒光淬滅的原理對Ag+進(jìn)行了檢測。結(jié)果表明，其對Ag+檢測的線性范圍為0.08－10.66

5、 μM，檢測下限為0.01 μM。該方法為金屬離子的檢測提供了一條新的思路。
　　 (3)研究了CdTe量子點(diǎn)的溫度敏感性并建立了一種提高量子點(diǎn)熒光的溫度穩(wěn)定性的方法。發(fā)現(xiàn)巰基丙酸為穩(wěn)定劑的水溶性CdTe量子點(diǎn)（直徑約3.5 nm）的熒光對溫度非常敏感，隨著溫度從278 K升高到323 K，其熒光強(qiáng)度降為原來的50.2%，且其熒光發(fā)射峰位置也發(fā)生明顯紅移（～7 nm）。而其表面修飾變性卵清蛋白之后，其對溫度的不敏感性大大提高，熒

6、光強(qiáng)度可以保持70%以上，而且熒光發(fā)射峰位置只有約2 nm的紅移，并且經(jīng)過多次升溫、降溫之后，其熒光強(qiáng)度和波長都可以恢復(fù)。這一結(jié)果為尋找具有溫度穩(wěn)定性的量子點(diǎn)熒光探針提供了重要依據(jù)。
　　 (4)基于CdTe量子點(diǎn)熒光光譜的變化建立了一種可用于卵清蛋白檢測的新方法。用變性卵清蛋白修飾CdTe量子點(diǎn)后，發(fā)現(xiàn)CdTe量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度和發(fā)射峰波長都發(fā)生明顯變化，建立了一種用CdTe做熒光探針定量檢測卵清蛋白的新方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在優(yōu)

7、化條件下，在0.125 μM－4 μM范圍內(nèi)，體系的熒光強(qiáng)度和最大發(fā)射峰波長的變化均與卵清蛋白的濃度呈良好的線性關(guān)系，檢測限達(dá)到0.03 μM。紫外吸收法證實(shí)，此方法具有很好的準(zhǔn)確性。
　　 (5)以巰基丁二酸為穩(wěn)定劑，制備了核殼型的CdTe/CdS量子點(diǎn)，紫外吸收光譜和熒光光譜證實(shí)所合成的量子點(diǎn)具有良好的光學(xué)性質(zhì)。又發(fā)現(xiàn)通過升溫、降溫處理的方式，可以大大提高該量子點(diǎn)的量子產(chǎn)率（達(dá)到41%）。之后又將這種高性能的量子點(diǎn)用于制備熒

8、光探針。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，轉(zhuǎn)鐵蛋白可以有效地連接到CdTe/CdS量子點(diǎn)上，并基于轉(zhuǎn)鐵蛋白受體識別介導(dǎo)作用實(shí)現(xiàn)對人肝癌細(xì)胞HepG2的識別。這一工作對于制備高性能的量子點(diǎn)，促進(jìn)其在生命科學(xué)中的應(yīng)用具有重要意義，同時(shí)也對腫瘤細(xì)胞的識別診斷研究具有參考價(jià)值。
　　 (6)以谷胱甘肽為穩(wěn)定劑，在水相中合成了高質(zhì)量的CdTe量子點(diǎn)，紫外吸收光譜和熒光光譜證實(shí)所合成的量子點(diǎn)具有良好的光學(xué)性質(zhì)。通過毛細(xì)管電泳技術(shù)比較戊二醛兩步法和戊二醛一步法對