水溶性量子点的制备、应用及其与BSA相互作用的研究

摘要

近年来，水溶性和生物兼容性量子点的合成越来越受到人们的关注，这是由于这种纳米材料具有优越的纳米荧光效应。同时，这使得量子点的生物应用更加广泛。为了深入了解量子点的生物效应，研究量子点和蛋白质之间的相互作用是非常有意义的。因此，本文通过水相合成法分别合成了巯基丙氨酸(L-cysteine)包裹的CdSe和核壳结构CdSe/CdS量子点，并在此基础上，进一步研究了量子点的生物检测性能，探究了量子点与蛋白质之间的相互作用。具体研究内容和结果如下:
　　 (1)以L-cysteine为包裹剂，通过调节Se/Cd摩尔比和反应时间，在水相中合成了水溶性和生物兼容性的CdSe量子点。在此基础上，通过滴加Na2S溶液，合成了具有核壳结构的CdSe/CdS量子点。吸收和发射光谱结果表明，CdSe量子点的粒径大小可以通过控制反应条件，如Se/Cd摩尔比和反应时间来调节；当Na2S溶液的浓度为0.9 mmol·L-1时，核壳结构CdSe/CdS量子点的荧光强度最强。透射电镜显示所得量子点具有椭圆形，且清楚可见CdSe/CdS量子点的核壳结构。此外，进一步探讨了量子点合成的机理，并利用红外光谱对推断的合成机理提供了支持。
　　 (2)利用量子点的水溶性和生物兼容性，分别对生物大分子牛血清白蛋白(BSA)和大肠杆菌(E.coli)进行了标记。吸收和发射光谱结果表明，量子点和BSA之间发生了相互作用，即由于生成了基态配合物使量子点对BSA产生了静态猝灭。荧光显微镜显示量子点可以进入经过处理的E.coli细胞里，从而对细菌进行了标记。
　　 (3)进一步研究了量子点和蛋白质BSA之间的相互作用，利用吸收和发射光谱等手段分别计算了它们之间的结合常数、热力学参数(△G，△H，△S)和结合位点等。计算结果显示吸收光谱和发射光谱都可以用来作为研究量子点和蛋白质之间的作用的方法；它们之间的相互作用方式主要是氢键和van der Waals力，此外，静电作用力同样不可忽视；这种相互作用是一种焓驱动过程；热力学性质的变化决定于量子点的包覆剂和蛋白质的类型。同时，探索了一种磁分离方法来分析量子点和生物分子(BSA和DNA)之间的相互作用，实验结果表明量子点与生物分子发生了作用，即生物分子被吸附到量子点的表面上。