水相CdTe量子點(diǎn)在細(xì)胞中的光致發(fā)光行為研究.pdf

1、納米科學(xué)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用是現(xiàn)在最引人注目、最具活力的研究方向之一。水溶性半導(dǎo)體熒光量子點(diǎn)由于其良好的光學(xué)特性，如高量子效率、尺寸可調(diào)的熒光發(fā)射波長(zhǎng)、寬帶吸收與窄帶熒光、光穩(wěn)定性良好、雙光子吸收截面大等，被認(rèn)為是非常重要的一種熒光標(biāo)記材料，并且廣泛地應(yīng)用于細(xì)胞標(biāo)記技術(shù)、蛋白示蹤、DNA陣列檢測(cè)技術(shù)、免疫熒光標(biāo)記方法、生物活體及組織檢測(cè)等方向的研究。結(jié)合量子點(diǎn)的熒光共振能量轉(zhuǎn)移，熒光漂白恢復(fù)，熒光壽命成像等先進(jìn)手段在細(xì)胞生物學(xué)，生物化學(xué)

2、和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用也有初步的研究。由量子點(diǎn)帶來(lái)的技術(shù)變革還遠(yuǎn)未結(jié)束。本文圍繞硫醇包覆水溶性的碲化鎘量子點(diǎn)在活體細(xì)胞內(nèi)的行為展開(kāi)，分別研究了CdTe量子點(diǎn)在細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)分布過(guò)程，細(xì)胞內(nèi)量子點(diǎn)的熒光光譜特性和熒光壽命特性，并且對(duì)細(xì)胞復(fù)雜微環(huán)境下影響量子點(diǎn)光學(xué)特性的因素作了深入探討。主要有以下三個(gè)方面的結(jié)果：
　　 1.基于激光掃描共焦顯微鏡系統(tǒng)，研究了亞細(xì)胞尺度下量子點(diǎn)在活體細(xì)胞內(nèi)動(dòng)態(tài)分布過(guò)程。通過(guò)細(xì)胞的熒光雙染色技術(shù)，發(fā)現(xiàn)量子點(diǎn)在

3、細(xì)胞內(nèi)不僅可以富集于內(nèi)涵體/溶酶體，而且更重要的是，我們首次觀察到了量子點(diǎn)進(jìn)入高爾基體的動(dòng)態(tài)過(guò)程，發(fā)現(xiàn)高爾基體也是攝入細(xì)胞的量子點(diǎn)的一個(gè)主要分布區(qū)域。這對(duì)于如何將量子點(diǎn)用于生物標(biāo)記和了解納米微顆粒在細(xì)胞內(nèi)的輸運(yùn)都有重要意義。
　　 2.細(xì)胞內(nèi)量子點(diǎn)的熒光特性是量子點(diǎn)作為應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)光子材料的最基本的依據(jù)。本文利用共焦顯微鏡的微區(qū)熒光光譜技術(shù)，研究了細(xì)胞內(nèi)量子點(diǎn)的光誘導(dǎo)熒光現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了量子點(diǎn)的光激活、光致藍(lán)移和光淬滅現(xiàn)象，并且首

4、次用實(shí)驗(yàn)證明了量子點(diǎn)的光氧化過(guò)程是細(xì)胞內(nèi)量子點(diǎn)的這些光誘導(dǎo)熒光現(xiàn)象的主要原因。同時(shí)證明了單態(tài)氧是由光激發(fā)的量子點(diǎn)將能量傳遞給吸附在量子點(diǎn)表面配體之間的氧分子而產(chǎn)生的。這些結(jié)果表明細(xì)胞內(nèi)的氧環(huán)境對(duì)量子點(diǎn)的光致發(fā)光行為有重要的影響。
　　 3.量子點(diǎn)在細(xì)胞內(nèi)的熒光效率是一個(gè)非常重要的參數(shù)，但是由于細(xì)胞內(nèi)的復(fù)雜環(huán)境和量子點(diǎn)分布的不均勻，很難對(duì)熒光效率作定量分析。而熒光壽命則不受上述因素的影響，能夠很好地反映非輻射弛豫產(chǎn)生的結(jié)果，因此是

5、熒光效率的一個(gè)很好的判據(jù)，同時(shí)也是量子點(diǎn)其他應(yīng)用的重要依據(jù)(如熒光壽命圖像顯微術(shù)，F(xiàn)luorescence lifetime imaging microscopy)。本文根據(jù)量子點(diǎn)在細(xì)胞器內(nèi)的分布，首次研究了量子點(diǎn)在亞細(xì)胞微區(qū)的熒光壽命。結(jié)果表明在活體細(xì)胞內(nèi)復(fù)雜的微環(huán)境下，不同區(qū)域的量子點(diǎn)熒光壽命有很大的差異，酸性溶酶體內(nèi)的量子點(diǎn)熒光壽命明顯低于溶酶體外的量子點(diǎn)的壽命，而細(xì)胞內(nèi)的量子點(diǎn)熒光壽命明顯低于水溶液中量子點(diǎn)的熒光壽命。進(jìn)一步的研