生物标记量子点与蛋白质相互作用的多光谱研究

摘要

量子点半导体材料因其独特光学性质，在生物领域的应用备受人们关注。生物体中含量丰富的蛋白质与各类生物活动和疾病密不可分，蛋白质表面的氨基酸基团能够和多种小分子物质相互作用。研究量子点的生物毒性及其与蛋白质的相互作用有助于了解量子点在机体内的存储运输和作用机理，对量子点在临床中的应用具有重要意义。 论文通过易溶于水的氧化石墨烯将油溶性量子点 AgInZnS 转性为水溶性量子点AgInZnS-GO，提高量子点的生物相容性。以人血清白蛋白和溶菌酶构建蛋白质模型，采用多光谱技术(荧光光谱技术、紫外-可见光光谱技术、傅里叶变换红外光谱技术、圆二色光谱技术)从蛋白质荧光强度和二级结构的变化等多角度分析水溶性量子点 AgInZnS-GO 与蛋白质相互作用的机理。通过分析比较 AgInZnS-GO 与这两种蛋白质相互作用的异同性，建立该量子点与蛋白质结合产生新的基态复合物的简易模型。同时检测量子点的生物毒性，分析量子点的加入对细胞形态的影响。 论文研究内容主要包括以下几个方面：第一，制备生物相容性高的水溶性量子点AgInZnS-GO。利用透射电子显微镜观察量子点的粒径大小和分布情况，同时根据傅里叶变换红外光谱分析量子点表面是否分布羧基官能团。第二，采用多光谱技术研究 AgInZnS-GO 量子点与人血清白蛋白、溶菌酶两种蛋白质的作用机理。荧光光谱法分析量子点与蛋白质相互作用的淬灭机制、结合常数和结合位点数；紫外-可见光吸收光谱分析结合过程是否生成新的基态复合物；圆二色光谱和傅里叶变换红外光谱分析蛋白质的结构变化和在反应过程中主要的化学键变化。通过所得的光谱数据进行分析对比，最终构建量子点-蛋白质反应体系的模型。第三，分析量子点的生物毒性。从细胞增值率变化和细胞的形态学观察两个角度分析量子点的安全浓度和作用时间范围，结合反应体系模型分析量子点产生毒性的原因。实验结果表明，AgInZnS-GO水溶性量子点具有很好的生物相容性，能够与蛋白质结合生成新的复合物且细胞毒性较低，具有生物实用性。

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