量子點@二氧化硅熒光傳感器用于Fe(Ⅲ)和Zn(Ⅱ)檢測研究.pdf

1、熒光傳感器具有簡單易行、選擇性好、靈敏度高、成本低等優(yōu)勢，被廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究。量子點(QDs)作為一種新型的納米熒光材料，具有許多獨特的光物理特性，如窄譜帶發(fā)射、寬譜帶吸收、發(fā)光色連續(xù)可調(diào)以及抗光漂白性等，量子點熒光傳感器技術(shù)逐漸成為了分析領(lǐng)域的重要工具，傳感器的設(shè)計及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用成為近年來研究的熱點。利用二氧化硅包覆技術(shù)，可以提升量子點熒光傳感器的抗環(huán)境干擾能力和熒光穩(wěn)定性，此外，硅球表面易于進(jìn)行表面修飾和組

2、裝，有利于拓展量子點熒光傳感器的應(yīng)用。鐵和鋅是人體內(nèi)最豐富的過渡金屬元素，參與多種生理活動，與人體健康密切相關(guān)。本論文以量子點@二氧化硅納米材料為基礎(chǔ)，通過靜電組裝方式設(shè)計了單色量子點熒光傳感器和比率熒光傳感器，利用能量轉(zhuǎn)移原理，實現(xiàn)了對Fe(Ⅲ)和Zn(Ⅱ)的靈敏檢測。論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　1.利用反相微乳液法制備了藍(lán)色量子點@二氧化硅(bQDs@S iO2)納米熒光材料，二氧化硅殼層約為5 nm，并通過硅烷偶聯(lián)劑在二氧

3、化硅表面成功進(jìn)行了表面改性，修飾上氨基官能團(tuán)。利用Stǒber法制備了綠色量子點@二氧化硅(gQDs@SiO2)納米材料，尺寸約為200 nm。量子點經(jīng)過二氧化硅的包覆之后，保持了優(yōu)良的光學(xué)性能，提高了抗環(huán)境干擾能力，為下一步熒光傳感器的構(gòu)建奠定了良好的基礎(chǔ)。
　　2.選擇bQDs@SiO2作為熒光團(tuán)和能量給體，TSPP作為識別分子和能量受體，構(gòu)建了一種新型的bQDs@SiO2/TSPP納米熒光傳感器，基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移機(jī)制，實

4、現(xiàn)了對Fe(Ⅲ)和Zn(Ⅱ)的熒光檢測。帶有負(fù)電荷的TSPP靜電組裝在氨基修飾的bQDs@SiO2表面，并通過FRET過程，猝滅量子點的熒光。由于量子點包覆的二氧化硅殼層較薄，可以用于調(diào)控TSPP與量子點之間的距離和能量轉(zhuǎn)移過程，抑制量子點與TSPP之間的光致空穴轉(zhuǎn)移過程。TSPP絡(luò)合Fe(Ⅲ)或Zn(Ⅱ)之后，其吸收光譜發(fā)生特異性改變，導(dǎo)致量子點與TSPP之間的能量轉(zhuǎn)移效率降低或增加，表現(xiàn)為量子點熒光的恢復(fù)或進(jìn)一步猝滅。以量子點的熒光

5、作為檢測信號，以熒光“開”或“關(guān)“的方式實現(xiàn)了Fe(Ⅲ)和Zn(Ⅱ)的定量檢測。Fe(Ⅲ)的檢測限達(dá)到80 nM，Zn(Ⅱ)的檢測限達(dá)到15 nM。
　　3.以單色的量子點熒光傳感器為基礎(chǔ)，利用所制備的不同發(fā)光色的QDs@SiO2納米材料構(gòu)建了一種新型的雙發(fā)射的比率熒光傳感器，實現(xiàn)了血清樣品中Fe(Ⅲ)和Zn(Ⅱ)的可視化檢測。氨基修飾的的bQDs@SiO2靜電吸附在帶有負(fù)電荷的gQDs@SiO2表面，組裝為雙發(fā)射的量子點納米復(fù)合

6、物(gQDs@S iO2/ bQDs@S iO2)，帶有負(fù)電荷的TSPP靜電組裝在bQDs@SiO2表面，構(gòu)建成gQDs@S iO2/ bQDs@S iO2/TSPP比率熒光傳感器。TSPP通過能量轉(zhuǎn)移過程猝滅bQDs@SiO2熒光。兩種發(fā)光色的量子點包覆了不同厚度的二氧化硅層，有利于調(diào)控量子點與TSPP之間的相互作用。gQDs@SiO2的硅層較厚，阻斷了gQDs與bQDs之間的能量轉(zhuǎn)移過程，提升了gQDs的熒光穩(wěn)定性，保證了gQDs的

7、熒光在檢測過程中作為背景色保持穩(wěn)定。在Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)共同存在的血清樣品中，加入掩蔽劑TPEN或氧化劑H2O2之后，TSPP會選擇性地絡(luò)合Fe(Ⅲ)或Zn(Ⅱ)，引起TSPP吸收光譜的特異性改變，從而調(diào)控TSPP與bQDs@SiO2之間的能量轉(zhuǎn)移，表現(xiàn)為bQDs@SiO2熒光增強(qiáng)或減弱，而檢測過程中g(shù)QDs@SiO2熒光基本保持不變。以兩種發(fā)射峰熒光強(qiáng)度的比值作為檢測信號，實現(xiàn)了對Fe(Ⅲ)和Zn(Ⅱ)的比率檢測。得益