基于聚苯乙烯修饰的表面功能化CdSe/ZnS荧光量子点微球的制备及其应用研究

摘要

量子点(Quantum Dot)是激子在三个空间方向上都被束缚住的半导体纳米结构。由于其独特的结构,量子点拥有一系列诸如发射光谱尺寸可调性、强光稳定性、宽激发谱和窄发射谱、较大的斯托克斯位移、生物相容性好和荧光寿命长等优秀性质。因此,量子点在非线性光学、磁介质、医学以及功能材料等方面都具有极为广阔的应用前景。尤其是在生物医学方面,通过量子点与生物分子进行偶联,制备得到荧光探针以进行生物标记或成像等。这些研究都进一步促进了量子点的发展。然而,通常情况下制备得到的量子点都是疏水性的,生物相容性很差。这就要求我们对量子点进行修饰或者表面功能化使其具备生物相容性,方便与各种生物分子进行偶联。而目前量子点功能化的方法一般分为表面配体交换,或者在量子点表面包覆一层修饰层,但是这些方法还面临着一些问题与挑战,例如其水相转移效率都比较差,量子点的量子产率(QY)会剧烈下降等。本文的主要工作就是基于聚苯乙烯包覆荧光量子点,得到表面羧基功能化的QDs-polystyrene荧光复合微球。同时初步探索了荧光复合微球在生物检测领域以及在制备复合薄膜方面的应用。我们在以下方面进行了一些研究并取得如下结果:
　　1、为了能使CdSe/ZnS量子点能够在生物医学领域有所应用,我们通过微乳液聚合法,将CdSe/ZnS量子点直接包覆进入聚苯乙烯微球中,同时通过加入丙烯酸(AA),在合成过程中引入了羧基,最终得到了表面羧基功能化的QDs-polystyrene荧光复合微球。同时,所制备得到的表面功能化的荧光复合微球具有高荧光强度,在各种不同的生理环境中(不同NaCl浓度,不同pH值溶液,不同温度和PBS缓冲溶液)都能够稳定地存在。与传统巯基化合物和两亲聚合物修饰过的水溶性量子点相比,其荧光稳定性更高。最后,成功地将所制备的荧光复合微球和微孔免疫层析试纸条相结合,组装成生物检测系统,这个系统能成功地用于检测低浓度的甲胎蛋白(AFP)。制备得到的试纸检测灵敏度为0.1 ng/mL,是市售胶体金标记LFIA试纸和与之类似的酶联免疫吸附测定法(ELISA)的200倍。
　　2、在第二章方法的基础上,同样通过微乳液聚合法,将红、绿、蓝发光的CdSe/ZnS油溶性量子点直接包覆进聚苯乙烯中,得到了QDs-polystyrene复合荧光微球。同时,合成了聚丙烯酸共聚物乳液(PAA),并以此乳液为基质与制备得到的QDs-polystyrene复合微球混合,最终得到了透明的荧光薄膜。在紫外灯的照射下薄膜发出明亮的红、绿、蓝色光。在一定范围内,复合薄膜的荧光强度随着薄膜中QDs浓度的增加而线性增强。随后对膜的光致发光性能和薄膜在黑暗环境中对紫外光的耐受性进行了系统的研究。最后,我们还根据三基色原理,按一定比例混合红、绿、蓝三种颜色的荧光复合微球,制备得到了发白光复合薄膜。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1 荧光量子点的性质概述

1.2 量子点的合成方法及其功能化概述

1.3 量子点的应用

1.4 选题依据与研究思路

参考文献

第二章 表面功能化 QDs-polystyrene 荧光复合微球的制备及其在检测甲胎蛋白抗原方面的应用

2.1 实验部分

2.2 实验结果与讨论

2.3 本章小结

参考文献

第三章 荧光 QDs-polystyrene 复合微球的制备及其在透明发光薄膜中的应用

3.1 实验部分

3.2 实验结果与讨论

3.3 本章小结

参考文献

总结与展望

硕士期间发表和完成的工作

致谢