低毒水溶性量子點與HSA相互作用機制及其分析應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，低毒水溶性量子點具有優(yōu)越的熒光性能、較好的生物相容性，在生物醫(yī)學領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，但其廣泛應(yīng)用的背后可能會給生物體帶來潛在的生物毒性效應(yīng)。目前對低毒水溶性量子點的毒性研究僅局限于細胞和體內(nèi)研究，從分子水平上研究這些量子點與人血清白蛋白(Human serum albumin,HSA)相互作用機制的報道還很少，對于它們分子水平上的生物毒性作用機制還不是很清楚。因此，急需用熱力學和動力學的方法研究這些量子點與HSA的相互作用機制。

2、本論文從分子水平上系統(tǒng)研究了Zn摻雜CdTe量子點(CdTe:Zn2+quantum dots,CdTe:Zn2+QDs)、InP/ZnS量子點(InP/ZnS quantum dots,InP/ZnSQDs)、碳點(Carbon dots,CDs)、石墨烯量子點(Graphene quantum dots,GQDs)分別與HSA的相互作用機制。此外，還探討了它們在分析領(lǐng)域的檢測應(yīng)用。
　　本論文共分為六章：
　　第一章，低

3、毒水溶性量子點和HSA的概述。
　　重點介紹了低毒水溶性量子點的性質(zhì)、生物應(yīng)用和生物效應(yīng)研究概況。
　　第二章，不同粒徑CdTe:Zn2+量子點與HSA相互作用機制研究。
　　本章利用多種光譜方法從分子水平上系統(tǒng)研究了三種不同粒徑CdTe:Zn2+量子點分別與HSA的相互作用機制。這三種不同粒徑CdTe:Zn2+量子點的最大熒光發(fā)射峰位置分別為514nm(綠色熒光，GQDs)、578nm(黃色熒光，YQDs)、640n

4、m(紅色熒光，RQDs)。紫外-可見吸收光譜、穩(wěn)態(tài)熒光及熒光壽命的結(jié)果表明，CdTe:Zn2+量子點與HSA均形成了基態(tài)復(fù)合物，猝滅類型為靜態(tài)猝滅，主要的作用力均為靜電作用力。此外還研究了CdTe:Zn2+量子點與HSA相互作用的猝滅常數(shù)KSV、結(jié)合常數(shù)Ka及熱力學參數(shù)(ΔH，ΔS，ΔG)。位點競爭實驗的結(jié)果表明，GQDs、YQDs、RQDs主要結(jié)合在HSA的Site I位點上。三維熒光光譜、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜和圓二色光譜的結(jié)果證明，G

5、QDs、YQDs、RQDs對HSA二級結(jié)構(gòu)和生物活性均產(chǎn)生了影響，且CdTe:Zn2+量子點的粒徑越大，對HSA二級結(jié)構(gòu)和生物活性的影響也越大。
　　第三章，InP/ZnS量子點與HSA相互作用機制研究。
　　本章利用多種光譜方法從分子水平上系統(tǒng)研究了InP/ZnS量子點與HSA的相互作用機制。通過紫外-可見吸收光譜、穩(wěn)態(tài)熒光及熒光壽命的結(jié)果表明，InP/ZnS量子點與HSA形成了基態(tài)復(fù)合物，猝滅類型為靜態(tài)猝滅。此外還研究了

6、InP/ZnS量子點與HSA相互作用的猝滅常數(shù)(KSV)，結(jié)合常數(shù)(Ka)以及熱力學參數(shù)，從中可得出InP/ZnS量子點與HSA主要的作用力為靜電作用力。位點競爭的實驗表明，InP/ZnS量子點主要結(jié)合在HSA的Site I位點上。此外，三維熒光光譜、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜和圓二色光譜的結(jié)果表明，InP/ZnS量子點能影響HSA的二級結(jié)構(gòu)，還能降低其生物活性。
　　第四章，熒光碳點與HSA相互作用機制研究。
　　本章用微波法合成

7、了碳點(CDs)，并利用多種光譜方法和電化學方法從分子水平上系統(tǒng)研究了CDs與HSA的相互作用機制，探討了CDs對HSA二級結(jié)構(gòu)和生物活性的影響。實驗結(jié)果表明，CDs能猝滅HSA的內(nèi)源熒光，猝滅類型為靜態(tài)猝滅，兩者間形成了基態(tài)復(fù)合物，主要的作用力為氫鍵和范德華力。位點競爭的實驗結(jié)果表明，CDs在HSA上的主要結(jié)合位點為Site I(subdomain IIA)。三維熒光光譜、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜和圓二色光譜的實驗結(jié)果表明，CDs不僅破壞了

8、HSA的二級結(jié)構(gòu)，還降低了其生物活性。
　　第五章，石墨烯量子點與HSA相互作用機制研究。
　　本章利用多種光譜方法和電化學方法從分子水平上研究了石墨烯量子點(GQDs)與HSA的相互作用機制，探討了GQDs對HSA二級結(jié)構(gòu)和生物活性的影響。實驗結(jié)果表明，GQDs能猝滅HSA的內(nèi)源熒光，猝滅類型為靜態(tài)猝滅，兩者間形成了基態(tài)復(fù)合物，主要作用力為氫鍵和范德華力。位點競爭實驗表明，GQDs在HSA上的結(jié)合位點為Site I。三維熒

9、光光譜、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜和圓二色光譜的實驗結(jié)果表明，GQDs不僅破壞了HSA的二級結(jié)構(gòu)，還降低了其生物活性。
　　第六章，一種以石墨烯量子點為熒光探針，檢測Cr(VI)和抗壞血酸的“開-關(guān)-開”熒光傳感器。
　　本章以石墨烯量子點(GQDs)為熒光探針，建立了一種可同時檢測Cr(VI)和抗壞血酸(Ascorbic acid，AA)的“開-關(guān)-開”熒光傳感器。GQDs能發(fā)出藍色熒光，此為“開”模式；加入Cr(VI)后，由于熒

10、光內(nèi)濾效應(yīng)和基態(tài)復(fù)合物的形成，使GQDs的熒光猝滅，此為“關(guān)”模式。加入AA后，AA與Cr(VI)的氧化還原反應(yīng)破壞了GQDs-Cr(VI)復(fù)合物和熒光內(nèi)濾效應(yīng)，使該體系又恢復(fù)“開”模式。此傳感器檢測Cr(VI)的線性范圍為0.05-500μmol/L，檢出限低至3.7nmol/L；檢測AA的線性范圍為1.0-500μmol/L，檢出限為0.51μmol/L。此外，還運用紫外-可見吸收光譜、傅里葉轉(zhuǎn)換紅外光譜、熒光壽命對GQDs-Cr(