量子點(diǎn)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(jī)熒光染料。這類(lèi)熒光試劑具有熒光強(qiáng)度高、種類(lèi)多樣化等特點(diǎn)，但同時(shí)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(diǎn)，導(dǎo)致在應(yīng)用中靈敏度下降。而量子點(diǎn)作為一種新型的熒光納米材料，彌補(bǔ)了有機(jī)染料的上述缺點(diǎn)，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(wú)論在國(guó)內(nèi)還是國(guó)際領(lǐng)域，量子點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)時(shí)，要求在試劑儲(chǔ)存和制備過(guò)程中絕對(duì)無(wú)氧，合成條件苛刻。同時(shí)，縱觀(guān)國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)，量子點(diǎn)作為一種熒光試劑，價(jià)格非常昂貴。因此，研究工作者開(kāi)始尋求綠色、環(huán)保、更為有效的合成路線(xiàn)，以滿(mǎn)足不同領(lǐng)域應(yīng)用的需要。其中，水相合成法和綠色有機(jī)合

3、成法最引人矚目。目前除CdTe外，其它量子點(diǎn)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(xiàng)研究立足于利用廉價(jià)環(huán)保的綠色有機(jī)相法制備高質(zhì)量熒光量子點(diǎn)，并考查它們?cè)谏锎蠓肿訕?biāo)記以及腫瘤細(xì)胞的免疫成像等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
　　 首先，采用綠色無(wú)污染、價(jià)格低廉易得的石蠟作為反應(yīng)溶劑和還原劑，在無(wú)需除氧的條件下，選用長(zhǎng)鏈不飽和酸-油酸作為反應(yīng)配體和穩(wěn)定劑，常見(jiàn)無(wú)機(jī)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(diǎn)。經(jīng)光學(xué)性能表征，所制備的三種量子點(diǎn)均具有熒光產(chǎn)率較高、半峰寬窄、峰形對(duì)稱(chēng)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(diǎn)尺寸分布均勻，為近似球形顆粒。最后，將制得的量子點(diǎn)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(yàn)證和考察采用油酸/石蠟體系制備的量子點(diǎn)在生命領(lǐng)域中的應(yīng)用情況，經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了CdSe量子點(diǎn)與生物大分子的鏈接，總結(jié)了量子點(diǎn)與酶

5、、蛋白質(zhì)等生物大分子結(jié)合的作用規(guī)律。實(shí)驗(yàn)中選取四種具有代表性的生物大分子進(jìn)行研究，分別為：簡(jiǎn)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(diǎn)與簡(jiǎn)單蛋白結(jié)合后，蛋白質(zhì)會(huì)以共價(jià)鍵形式結(jié)合在量子點(diǎn)的表面，使其表面鈍化，從而導(dǎo)致量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度明顯提高。然而，在量子點(diǎn)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(jiǎn)單蛋白

6、使量子點(diǎn)熒光增強(qiáng)，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(diǎn)表面的羧基基團(tuán)與抗體中氨基基團(tuán)之間的相互作用，分別實(shí)現(xiàn)了CdSe量子點(diǎn)與兔抗人CEA8抗體以及羊抗兔免疫球蛋白的結(jié)合，通過(guò)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(diǎn)對(duì)宮頸癌上皮細(xì)胞-HeLa細(xì)胞的免疫標(biāo)記與成像。間接方法可以消除量子點(diǎn)在細(xì)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(diǎn)標(biāo)記的HeLa細(xì)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(diǎn)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(diǎn)能與蛋白質(zhì)結(jié)合的特性，以胰凝乳蛋白酶為橋梁，實(shí)現(xiàn)了納米金與巰基丙酸修飾的CdTe量子點(diǎn)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(jiǎn)言之，本項(xiàng)工作以尋求簡(jiǎn)單、環(huán)保的