GSH-TGA共修饰CdTe量子点的合成及在生物分析中的应用

摘要

量子点(quantum dots, QDs)，又称为半导体纳米晶体(semiconductor nanocrystals，NCs)，作为一类新型生化探针和传感器，近年来受到了人们的广泛关注。与传统有机染料相比，量子点具有许多独特的光学性质，例如激发光谱宽而连续、发射光谱窄而对称、抗光漂白能力强、稳定性好等。目前，量子点的应用主要集中于离子和分子的分析检测、细胞标记与成像、免疫分析以及临床分析和诊断等方面。
　　用作荧光标记物的量子点必须是水溶性的。传统金属有机相法制备的量子点虽然量子产率较高，但水溶性和生物相容性较差，需要进一步进行表面改性。量子点也可以由成本低、重复性好的水相法制备，但得到的量子点存在量子产率低、荧光光谱宽等缺点。因此，合成出高质量的量子点是使其在生物、医学等领域广泛应用的前提，具有十分重要的意义。基于以上背景，本项研究进行的具体工作如下:
　　首先采用水热法，在谷胱甘肽和巯基乙酸的共同修饰下合成了生物相容性好、荧光强度高的CdTe量子点。考察了反应时间、反应温度、pH值、配体浓度及配体比例对合成量子点的影响。对合成的量子点进行了荧光光谱、紫外可见吸收光谱、TEM、XRD和红外光谱表征。将GSH-TGA共修饰的量子点与单独使用GSH或TGA修饰的量子点进行比较，GSH-TGA-QDs的荧光强度最高，发光范围最宽，光稳定性明显优于GSH-QDs。
　　然后，以GSH-TGA共修饰的CdTe量子点作为荧光探针，基于荧光猝灭作用对痕量Cu2+进行了定量检测。条件优化实验表明当Cu2+浓度在0.015～2.7μmol·L-1范围内时，CdTe量子点荧光猝灭程度的对数与Cu2+浓度呈现出良好的线性关系，线性回归方程为ln(I0/I)=0.754c+0.0596，线性相关系数为0.9994;方法的检出限为0.6 mg·kg-1;对浓度为0.5μmol·L-1的铜标准溶液平行测定11次，得到的相对标准偏差为1.0％;方法的检出限为0.6 mg·kg-1。将本方法用于大米样品中Cu2+的测定，与电热原子吸收法的测定结果一致，t检验和F检验结果表明这两种测定方法无显著性差异。
　　最后，利用量子点表面的羧基与抗体分子的氨基之间的相互作用，使CdTe量子点与鼠抗人大肠癌单克隆抗体ND-1结合，通过抗体与抗原之间的特异性免疫反应，实现了CdTe量子点对大肠癌细胞CCL187的免疫标记。同时用未链接抗体的量子点作为对照，结果表明QDs-ND-1复合荧光探针对大肠癌细胞的标记是特异性的。由于实验中制备的CdTe量子点表面包覆着GSH和TGA两种修饰剂，兼具二者的全部优点，表面活性基团丰富，生物相容性好、光稳定性好。本方法步骤较为简单，灵敏度高，为大肠癌的早期检测提供了一种很有发展潜力的新手段。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 纳米科技与纳米材料

1．1．1 纳米科技

1．1．2 纳米材料

1．2 发光量子点

1．2．1 量子点的概念

1．2．2 量子点的性质

1．3 量子点的制备方法

1．3．1 高温有机相合成法

1．3．2 水相合成方法

1．3．3 微生物仿生合成法

1．4 量子点的表面修饰

1．5 量子点的应用

1．5．1 量子点在化学分析中的应用

1．5．2 量子点在生物分析中的应用

1．6 本论文的选题意义和研究思路

第2章 GSH-TGA共修饰CdTe量子点的合成

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器与试剂

2．2．2 实验方法和原理

2．3 结果与讨论

2．3．1 CdTe量子点的表征

2．3．2 合成条件的优化

2．3．3 三种量子点性质的比较

2．4 小结

第3章 CdTe量子点荧光猝灭法测定铜离子

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与试剂

3．2．2 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 量子点种类及浓度的选择

3．3．2 缓冲溶液种类及浓度的选择

3．3．3 体系pH值的选择

3．3．4 反应时间和反应温度的选择

3．3．5 共存离子的影响

3．3．6 标准曲线的绘制

3．3．7 反应机理探讨

3．3．8 样品分析

3．4 小结

第4章 CdTe量子点用于大肠癌细胞的免疫标记与成像

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器与试剂

4．2．2 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 CdTe量子点的光谱性质

4．3．2 CdTe量子点与单克隆抗体的共价链接

4．3．3 CdTe量子点对大肠癌细胞的直接标记

4．4 小结

第5章 结论

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文