量子點的制備及其在生物分析中的應(yīng)用.pdf

1、熒光標(biāo)記物研究的核心是尋找靈敏度高、穩(wěn)定性好的熒光物質(zhì)或熒光試劑。目前，最為常用的是有機熒光染料。這類熒光試劑具有熒光強度高、種類多樣化等特點，但同時也存在光學(xué)穩(wěn)定性較差、激發(fā)光譜范圍窄、發(fā)射光譜較寬、與生物分子的背景熒光難以區(qū)分等不可忽視的弱點，導(dǎo)致在應(yīng)用中靈敏度下降。而量子點作為一種新型的熒光納米材料，彌補了有機染料的上述缺點，引起分析化學(xué)和生命科學(xué)領(lǐng)域的廣泛關(guān)注。
　　 熒光材料在獲得廣泛應(yīng)用之前，必須具有普遍使用的制備方

2、法。無論在國內(nèi)還是國際領(lǐng)域，量子點絕大部分是采用三辛基膦/三辛基氧膦(TOP/TOPO)體系在300℃左右高溫合成的。由這種方法制得的量子點具有較好的光學(xué)性質(zhì)和較高的熒光產(chǎn)率。然而，采用TOP/TOPO體系合成量子點時，要求在試劑儲存和制備過程中絕對無氧，合成條件苛刻。同時，縱觀國內(nèi)外市場，量子點作為一種熒光試劑，價格非常昂貴。因此，研究工作者開始尋求綠色、環(huán)保、更為有效的合成路線，以滿足不同領(lǐng)域應(yīng)用的需要。其中，水相合成法和綠色有機合

3、成法最引人矚目。目前除CdTe外，其它量子點如CdS、CdSe、ZnS等在水相中均不能得到高質(zhì)量的熒光性能?；谏鲜鲅芯楷F(xiàn)狀，本項研究立足于利用廉價環(huán)保的綠色有機相法制備高質(zhì)量熒光量子點，并考查它們在生物大分子標(biāo)記以及腫瘤細胞的免疫成像等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
　　 首先，采用綠色無污染、價格低廉易得的石蠟作為反應(yīng)溶劑和還原劑，在無需除氧的條件下，選用長鏈不飽和酸-油酸作為反應(yīng)配體和穩(wěn)定劑，常見無機試劑為反應(yīng)原料，合成出CdS、CdSe

4、/CdS以及Se摻雜的CdS等三種納米量子點。經(jīng)光學(xué)性能表征，所制備的三種量子點均具有熒光產(chǎn)率較高、半峰寬窄、峰形對稱等優(yōu)良的光譜性能；結(jié)構(gòu)性能表征表明合成的量子點尺寸分布均勻，為近似球形顆粒。最后，將制得的量子點經(jīng)巰基乙酸修飾后轉(zhuǎn)移至水相，從而使其在生命科學(xué)領(lǐng)域中具有很好的應(yīng)用前景。
　　 其次，為了驗證和考察采用油酸/石蠟體系制備的量子點在生命領(lǐng)域中的應(yīng)用情況，經(jīng)過實驗實現(xiàn)了CdSe量子點與生物大分子的鏈接，總結(jié)了量子點與酶

5、、蛋白質(zhì)等生物大分子結(jié)合的作用規(guī)律。實驗中選取四種具有代表性的生物大分子進行研究，分別為：簡單蛋白-牛血清白蛋白、胰凝乳蛋白酶，結(jié)合蛋白-牛血紅蛋白以及Cu/Zn-超氧化物歧化酶。研究結(jié)果表明，量子點與簡單蛋白結(jié)合后，蛋白質(zhì)會以共價鍵形式結(jié)合在量子點的表面，使其表面鈍化，從而導(dǎo)致量子點熒光強度明顯提高。然而，在量子點與結(jié)合蛋白的作用中，由于金屬離子的影響，使其與蛋白質(zhì)的作用復(fù)雜化，熒光光譜表現(xiàn)為蛋白質(zhì)與金屬離子的雙重作用結(jié)果，即簡單蛋白

6、使量子點熒光增強，而部分金屬離子使熒光減弱。
　　 再者，基于與上述生物大分子的作用規(guī)律，利用量子點表面的羧基基團與抗體中氨基基團之間的相互作用，分別實現(xiàn)了CdSe量子點與兔抗人CEA8抗體以及羊抗兔免疫球蛋白的結(jié)合，通過抗原-抗體之間的特異性反應(yīng)，采用直接和間接方法分別完成了CdSe量子點對宮頸癌上皮細胞-HeLa細胞的免疫標(biāo)記與成像。間接方法可以消除量子點在細胞表面的非特異性吸附，表現(xiàn)出比直接方法更好的標(biāo)記效果。標(biāo)記完成24

7、h后，量子點標(biāo)記的HeLa細胞表面仍然呈現(xiàn)出了明亮的熒光，具有很好的熒光穩(wěn)定性。
　　 分別考查了巰基丙酸和半胱胺穩(wěn)定的CdTe量子點與納米金納米顆粒之間的相互作用。利用金納米粒子能夠穩(wěn)定而迅速地吸附蛋白質(zhì)以及量子點能與蛋白質(zhì)結(jié)合的特性，以胰凝乳蛋白酶為橋梁，實現(xiàn)了納米金與巰基丙酸修飾的CdTe量子點之間的熒光共振能量轉(zhuǎn)移，為納米顆粒與生物大分子之間的相互作用提供了新的研究思路。
　　 簡言之，本項工作以尋求簡單、環(huán)保的