低毒水溶性量子點(diǎn)與HSA相互作用機(jī)制及其分析應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，低毒水溶性量子點(diǎn)具有優(yōu)越的熒光性能、較好的生物相容性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，但其廣泛應(yīng)用的背后可能會(huì)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(diǎn)的毒性研究僅局限于細(xì)胞和體內(nèi)研究，從分子水平上研究這些量子點(diǎn)與人血清白蛋白(Human serum albumin,HSA)相互作用機(jī)制的報(bào)道還很少，對于它們分子水平上的生物毒性作用機(jī)制還不是很清楚。因此，急需用熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的方法研究這些量子點(diǎn)與HSA的相互作用機(jī)制。

2、本論文從分子水平上系統(tǒng)研究了Zn摻雜CdTe量子點(diǎn)(CdTe:Zn2+quantum dots,CdTe:Zn2+QDs)、InP/ZnS量子點(diǎn)(InP/ZnS quantum dots,InP/ZnSQDs)、碳點(diǎn)(Carbon dots,CDs)、石墨烯量子點(diǎn)(Graphene quantum dots,GQDs)分別與HSA的相互作用機(jī)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(diǎn)和HSA的概述。
　　重點(diǎn)介紹了低毒水溶性量子點(diǎn)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(diǎn)與HSA相互作用機(jī)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(diǎn)分別與HSA的相互作用機(jī)制。這三種不同粒徑CdTe:Zn2+量子點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)與HSA相互作用的猝滅常數(shù)KSV、結(jié)合常數(shù)Ka及熱力學(xué)參數(shù)(ΔH，ΔS，ΔG)。位點(diǎn)競爭實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，GQDs、YQDs、RQDs主要結(jié)合在HSA的Site I位點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)與HSA相互作用機(jī)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(diǎn)與HSA的相互作用機(jī)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(diǎn)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(diǎn)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(xué)參數(shù)，從中可得出InP/ZnS量子點(diǎn)與HSA主要的作用力為靜電作用力。位點(diǎn)競爭的實(shí)驗(yàn)表明，InP/ZnS量子點(diǎn)主要結(jié)合在HSA的Site I位點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)與HSA相互作用機(jī)制研究。
　　本章用微波法合成

7、了碳點(diǎn)(CDs)，并利用多種光譜方法和電化學(xué)方法從分子水平上系統(tǒng)研究了CDs與HSA的相互作用機(jī)制，探討了CDs對HSA二級結(jié)構(gòu)和生物活性的影響。實(shí)驗(yàn)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(diǎn)競爭的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，CDs在HSA上的主要結(jié)合位點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)與HSA相互作用機(jī)制研究。
　　本章利用多種光譜方法和電化學(xué)方法從分子水平上研究了石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)與HSA的相互作用機(jī)制，探討了GQDs對HSA二級結(jié)構(gòu)和生物活性的影響。實(shí)驗(yàn)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(diǎn)競爭實(shí)驗(yàn)表明，GQDs在HSA上的結(jié)合位點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(diǎn)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(diǎn)(GQDs)為熒光探針，建立了一種可同時(shí)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(lán)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(yùn)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(