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文檔簡介
1、作為一種新型熒光材料,量子點(Quantum Dots,QDs)具有很多優(yōu)異的性質,如激發(fā)譜寬、發(fā)射譜窄而對稱、斯托克斯位移(Stoke’s shift)大、抗光漂白和熒光壽命長等優(yōu)點,在生命科學領域顯示了極其廣闊的應用前景。
盡管量子點在生物醫(yī)學尤其是生物熒光標記中得到廣泛的研究和應用,但還有很多有待解決的問題:如何發(fā)展和完善量子點的合成方法,提高量子點的穩(wěn)定性及生物相容性,以及怎樣采取更好的方法解決量子點與生物分子偶聯(lián)
2、,如何將偶聯(lián)物進行分離提純形成特異性、穩(wěn)定的探針等等。目前生物學上應用的量子點大多來自有機相合成,該方法合成的量子點粒徑分布均勻,量子產(chǎn)率高,但制備條件苛刻、成本高、毒性大。相比之下,水相合成方法簡單、毒性小、成本低、重復性好,并且水相合成的量子點可以直接與生物分子偶聯(lián),因而具有非常廣闊的應用前景。本論文主要工作以不同的巰基小分子作為穩(wěn)定劑合成高質量的水溶性CdTe量子點,同時也研究了其光學、表面化學和生物偶聯(lián)等特性,并重點研究了合成的
3、量子點作為熒光探針在生物和分析領域的具體應用。論文完成的工作如下:
(1)采用多種巰基小分子做穩(wěn)定劑,水相合成性能優(yōu)異的CdTe量子點。通過控制加熱回流時間,可得到發(fā)射波長在510~660 nm之間的量子點,并對合成的水溶性量子點進行熒光發(fā)射光譜、紫外可見吸收光譜、透射電子顯微鏡成像、X射線粉末衍射、X射線熒光光譜和紅外光譜等系列表征。
(2)采用水相合成法制備以巰基丙酸為穩(wěn)定劑的水溶性CdTe量子點,并利用
4、變性BSA(dBSA)修飾CdTe量子點,實驗表明dBSA可以有效地連接到QDs上,并且這種連接非常穩(wěn)定。通過葡聚糖凝膠層析確定QDs與dBSA連接的最佳比例,并分離提純得到dBSA-QDs。進一步實驗表明,通過這種方式得到的dBSA-QDs,不僅其量子產(chǎn)率可以大大提高,而且其抗光漂白性和穩(wěn)定性也有大幅提高。利用提純后的dBSA-QDs為探針,基于熒光淬滅的原理對Ag+進行了檢測。結果表明,其對Ag+檢測的線性范圍為0.08-10.66
5、 μM,檢測下限為0.01 μM。該方法為金屬離子的檢測提供了一條新的思路。
(3)研究了CdTe量子點的溫度敏感性并建立了一種提高量子點熒光的溫度穩(wěn)定性的方法。發(fā)現(xiàn)巰基丙酸為穩(wěn)定劑的水溶性CdTe量子點(直徑約3.5 nm)的熒光對溫度非常敏感,隨著溫度從278 K升高到323 K,其熒光強度降為原來的50.2%,且其熒光發(fā)射峰位置也發(fā)生明顯紅移(~7 nm)。而其表面修飾變性卵清蛋白之后,其對溫度的不敏感性大大提高,熒
6、光強度可以保持70%以上,而且熒光發(fā)射峰位置只有約2 nm的紅移,并且經(jīng)過多次升溫、降溫之后,其熒光強度和波長都可以恢復。這一結果為尋找具有溫度穩(wěn)定性的量子點熒光探針提供了重要依據(jù)。
(4)基于CdTe量子點熒光光譜的變化建立了一種可用于卵清蛋白檢測的新方法。用變性卵清蛋白修飾CdTe量子點后,發(fā)現(xiàn)CdTe量子點的熒光強度和發(fā)射峰波長都發(fā)生明顯變化,建立了一種用CdTe做熒光探針定量檢測卵清蛋白的新方法。實驗結果表明,在優(yōu)
7、化條件下,在0.125 μM-4 μM范圍內,體系的熒光強度和最大發(fā)射峰波長的變化均與卵清蛋白的濃度呈良好的線性關系,檢測限達到0.03 μM。紫外吸收法證實,此方法具有很好的準確性。
(5)以巰基丁二酸為穩(wěn)定劑,制備了核殼型的CdTe/CdS量子點,紫外吸收光譜和熒光光譜證實所合成的量子點具有良好的光學性質。又發(fā)現(xiàn)通過升溫、降溫處理的方式,可以大大提高該量子點的量子產(chǎn)率(達到41%)。之后又將這種高性能的量子點用于制備熒
8、光探針。實驗結果表明,轉鐵蛋白可以有效地連接到CdTe/CdS量子點上,并基于轉鐵蛋白受體識別介導作用實現(xiàn)對人肝癌細胞HepG2的識別。這一工作對于制備高性能的量子點,促進其在生命科學中的應用具有重要意義,同時也對腫瘤細胞的識別診斷研究具有參考價值。
(6)以谷胱甘肽為穩(wěn)定劑,在水相中合成了高質量的CdTe量子點,紫外吸收光譜和熒光光譜證實所合成的量子點具有良好的光學性質。通過毛細管電泳技術比較戊二醛兩步法和戊二醛一步法對
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