荧光、共振瑞利散射光谱法研究CdTe量子点与抗生素和DNA的相互作用及分析应用

摘要

量子点(Quantum dots，QDs)作为一种新型的功能纳米材料具有优良的光、电化学特性，在物理、材料、化学、生物医药等领域具有重要的研究和应用价值，并引起了学者们的广泛关注。
　　本实验体系在水相中合成了谷胱甘肽、草甘膦、巯基乙酸等不同的修饰剂来修饰的单壳型及核壳型水溶性CdTe QDs、CdTe/CdS QDs，并用透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、荧光显微镜(FM）、荧光寿命仪和傅立叶红外光谱对合成的QDs的形貌特征和粒径进行了表征。利用紫外-可见吸收光谱(UV-vis)、荧光光谱和共振瑞利散射(RRS)光谱、傅立叶变换红外光谱(FTIR)研究了QDs与ct-DNA、司帕沙星和万古霉素等抗生素之间的相互作用，讨论了CdTe QDs在特定条件下与ct-DNA的荧光猝灭机理，并以此设计荧光探针实现了ct-DNA的高灵敏检测;依据光诱导电子转移机理及荧光可逆调控探究了CdTe QDs与司帕沙星之间的结合方式及作用机理，建立了一种以CdTe QDs作荧光探针检测司帕沙星的新方法;讨论了CdTe QDs和万古霉素之间相互作用过程中动态猝灭的电子转移过程，建立一种以CdTe QDs为探针的万古霉素传感器的测定方法。
　　本论文开展的研究工作主要包括以下内容:
　　1新型的功能化水溶性碲化镉/硫化镉量子点作荧光探针检测检测ct-DNA
　　以草甘膦(Glyp)为修饰剂来功能化核壳型CdTe/CdS量子点(Glyp-QDs)，并以此为荧光探针检测ct-DNA。首先在水相中合成巯基乙酸(TGA)修饰的CdTe/CdSQDs，然后用修饰剂Glyp来置换QDs表面的修饰剂TGA从而得到Glyp-CdTe/CdSQDs。用透射电子显微镜(TEM)、荧光显微镜(FM)、荧光寿命仪、傅立叶红外光谱对合成的Glyp-CdTe/CdS QDs的形貌特征和粒径进行了表征。同时利用傅立叶红外光谱(FTIR)、荧光寿命、荧光(FL）光谱和RRS光谱研究了Glyp-CdTe/CdS QDs与ct-DNA的相互作用。傅立叶红外光谱(FTIR)显示Glyp-CdTe/CdS QDs中的Glyp与ct-DNA以静态束缚作用相结合从而促使Glyp-CdTe/CdS QDs的静态猝灭，荧光寿命和紫外吸收同时显示Glyp-CdTe/CdS QDs中的Glyp与ct-DNA结合作用为静态化学结合而非动态电子转移。这种静态结合促使QDs荧光显著猝灭和RRS急剧增强，在一定浓度范围内荧光猝灭强度和RRS增强程度均与ct-DNA的浓度成正比，呈现较好的线性关系，FL和RRS法线性范围分别为0.109～70μg mL-1和0.482～90μg mL-1，相应的检出限分别为0.0327μg mL-1和0.146μg mL-1。据此建立了以Glyp-CdTe/CdS QDs作探针测定ct-DNA的一种新方法。检测结果令人满意。
　　2水溶性碲化镉量子点与司帕沙星的相互作用时的电子转移机理及分析应用
　　以谷胱甘肽(GSH)为稳定剂，在水相中合成了GSH-CdTe QDs。谷胱甘肽自组装在CdTe QDs的表面形成带负电的聚集体。在一定的pH值下，带负电的CdTeQDs聚集体与司帕沙星(Sparfloxacin，SPF)通过相互作用会发生电子转移过程，在光激发下，从GSH-CdTe QDs的外层电子电子层跃迁出的电子被SPF的空电子层所截获从而导致电子不能回到GSH-CdTe QDs的内层电子层，这个过程的中断直接导致荧光发射的终止以及猝灭的产生。基于GSH-CdTe QDs为荧光探针检测司帕沙星的方法具有较高的灵敏度，其相关线性范围为0.28-40.0μg·mL-1，相关系数为0.9983，检出限为83.7 ng·mL-1。同时讨论了CdTe QDs与司帕沙星相互作用动态猝灭的机理。用于水样及人血清样中的测定，结果令人满意。
　　3紫外吸收和荧光光谱研究水溶性碲化镉量子点与抗生素万古霉素之间的相互作用机理并设计荧光开关检测万古霉素
　　一个简单敏感的基于电子转移机理的猝灭CdTe量子点荧光生物传感器检测万在纳克级检测万古霉素的方法首次提出。通过紫外/可见(UV/vis)吸收和荧光(FL）光谱以及荧光寿命等检测了万古霉素和GSH-CdTe量子点之间的电子转移过程。电子转移的程度相关的荧光猝灭程度与万古霉素浓度的增加在1.534 ng mL-1-20μgmL-1的浓度范围内成线性比例关系，检出限为0.4605ng·mL-1。这种生物传感器可以应用于环境水样、人血清试样中检测相关万古霉素的含量，拥有超过95.8％的回收率。此外，我们还研究了其反应机制，作用机理为动态猝灭的电子转移(ET)过程。另外，实验条件、关键影响因素和共存物质的影响也进行了相关的研究和优化。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1 量子点简介

2 量子点的光学特性

3 量子点的物理化学特性

4 量子点的应用

5．研究意义

参考文献

第二章 以草甘膦功能化CdTe QDs为荧光探针研究ct-DNA分析检测

1 引言

2 实验部分

2．1 仪器

2．2 试剂

2．3 方法

3 结果与讨论

3．1 草甘膦有效的增强量子点的荧光强度

3．2 以Glyp-TGA-CdTe／CdS QDss检测ct-DNA

4．结论

参考文献

第三章 基于CdTe QDs的电子转移机理设计荧光传感器高灵敏检测司帕沙星

1 引言

2 实验部分

2．1 仪器

2．2 试剂

2．3 GSH-CdTe QDs的合成以及实样的配制

2．4 分析方法

2．5 反应的选择性

3．结果与讨论

3．1 合成的水溶性GSH-CdTe QDs的形貌表征

3．2 司帕沙星对GSH-CdTe QDs的荧光猝灭

3．3 作用机理

3．4 分析应用

4 结论

参考文献

第四章 基于荧光开关、紫外吸收和荧光光谱研究水溶性碲化镉量子点与万古霉素之间的相互作用机理

1 引言

2 实验部分

2．1 仪器

2．2 试剂

2．3 合成GSH-CdTe QDs

2．4 试样溶液的配制

2．5 分析过程

3．GSH-CdTe QDs的形貌特性

4．利用GSH-CdTe QDs荧光法检测万古霉素

4．1 反应的选择性

4．2 校准曲线及灵敏度

4．3 方法的选择性

5 机理探究

6 分析应用

7 结论

参考文献

硕士期间发表论文

致谢