碲化物量子點(diǎn)的制備、表征及其在生物熒光標(biāo)記中的應(yīng)用.pdf

1、半導(dǎo)體量子點(diǎn)(quantum dots，QDs)是近年來被廣泛研究的一類發(fā)光物質(zhì)，當(dāng)其直徑小于其激子玻爾直徑(一般小于10nm)時(shí)，就會(huì)表現(xiàn)出特殊的物理和化學(xué)性質(zhì)。半導(dǎo)體量子點(diǎn)的這種特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致它具有量子尺寸效應(yīng)、介電限域效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)等特性，并由此派生出半導(dǎo)體量子點(diǎn)獨(dú)特的發(fā)光特性。這些特性使得它們在生命科學(xué)、分析科學(xué)、材料科學(xué)、免疫醫(yī)學(xué)、檢驗(yàn)檢疫等傳統(tǒng)及新興領(lǐng)域中發(fā)揮著越來越重要的作用。與傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料相比，量子

2、點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)為寬激發(fā)、窄發(fā)射、發(fā)射峰較窄并且對稱，發(fā)射波長可通過控制它的尺寸大小和化學(xué)組成來調(diào)節(jié)，熒光強(qiáng)度及穩(wěn)定性是普通熒光染料的100倍左右，生物體系中幾乎沒有光漂白現(xiàn)象，生物相容性好等，可以用作熒光探針對生物樣品和細(xì)胞進(jìn)行染色。
　　 本論文以碲化鎘(CdTe)量子點(diǎn)的合成和生物熒光標(biāo)記為主要研究內(nèi)容，對在水相中合成的可直接用于生物應(yīng)用的CdTe量子點(diǎn)進(jìn)行了探索性的實(shí)驗(yàn)研究。論文取得了以下主要研究成果：
　　 1.采用簡

3、易的一步水相合成法直接制備以巰基乙酸(TGA)和谷胱甘肽(GSH)為穩(wěn)定劑的水溶性CdTe量子點(diǎn)，并對其進(jìn)行了X射線粉末衍射、透射電子顯微鏡成像、動(dòng)態(tài)光散射、紫外可見吸收光譜和熒光發(fā)射光譜等一系列表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，用這種一步合成法在簡單的實(shí)驗(yàn)環(huán)境下，無須保護(hù)氣體就可以制各出量子產(chǎn)率高達(dá)80％以上的閃鋅礦結(jié)構(gòu)CdTe量子點(diǎn)，量子點(diǎn)的尺寸都在5rim以下，隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，CdTe量子點(diǎn)的粒徑變大，從而使其吸收和發(fā)光波長發(fā)生紅移。室溫靜

4、置可對其熒光量子產(chǎn)率產(chǎn)生一定的影響。此外，GSH的用量對合成的CdTe量子點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率的影響不大。
　　 2.微波加熱方法具有加熱速率快、能量利用率高和體加熱等優(yōu)點(diǎn)，在CdTe量子點(diǎn)材料合成中受到了廣泛關(guān)注。我們利用微波輔助加熱的方法取代傳統(tǒng)的油浴加熱，在水溶液中用微波輔助加熱的方法在較短的時(shí)間內(nèi)合成了巰基(TGA和GSH)包覆的CdTe量子點(diǎn)。隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，CdTe量子點(diǎn)的粒徑變大，從而使其吸收和發(fā)光波長發(fā)生紅移。但

5、隨著反應(yīng)的進(jìn)行，在相同的時(shí)間段內(nèi)，反應(yīng)后期與前期相比，CdTe量子點(diǎn)的吸收和發(fā)光波長的紅移量減小。
　　 3.用一步合成法制備的CdTe量子點(diǎn)作為前軀體，用Hg離子部分取代CdTe量子點(diǎn)中的Cd元素，從而形成三元HgCdTe量子點(diǎn)。本論文研究了三元體系中各元素的組成比，以及熒光光譜與元素組成比的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，隨著Hg離子加入量的增加，形成的HgCdTe量子點(diǎn)的帶隙逐漸變窄，其發(fā)光波長發(fā)生紅移，通過改變量子點(diǎn)中Hg的含量可以

6、獲得介于CdTe和HgTe帶隙之間的禁帶寬度，可以實(shí)現(xiàn)對量子點(diǎn)的發(fā)光波長的調(diào)諧。
　　 4.用一步合成法制備的CdTe量子點(diǎn)作為熒光探針，與生物抗體結(jié)合后可形成生物熒光探針，并將此生物熒光探針應(yīng)用于細(xì)胞的熒光成像。我們用TGA包覆的發(fā)綠光的CdTe量子點(diǎn)和兔抗鼠抗體結(jié)合后形成的熒光探針成功地標(biāo)記了大鼠成纖維細(xì)胞，經(jīng)過稀釋以后，熒光共聚焦顯微鏡仍然能夠看到清晰的非常強(qiáng)的熒光，這說明了我們合成的CdTe量子點(diǎn)具有非常高的熒光量子產(chǎn)率