巯基稳定的CdTe量子点与蛋白质相互作用及其细胞毒性的研究

摘要

1.概述了量子点的基本物理特性、有机相和水相合成方法、表面修饰方法，及其在分析科学和生物医学领域的应用及毒理效应的研究现状与进展。在此基础上，提出了本文的研究构想。
　　2.采用水热合成法，分别以N-乙酰基-L-半胱氨酸(NAC)和巯基丙酸(MPA)为稳定剂，制备出不同粒径的高质量碲化镉(CdTe)量子点。利用紫外可见吸收光谱、荧光光谱、傅立叶变换红外光谱和透射电镜等手段对所制备的NAC/MPA-CdTe QDs进行了表征。结果表明，所制备的量子点粒径分布均一，紫外吸收谱宽而连续，荧光发射峰窄且对称，发射范围几乎覆盖了整个可见区(480-760nm)。通过改变反应时间实现了对量子点荧光发射波长的调制。
　　3.主要利用荧光光谱法，分别研究了生理条件下CdTe量子点，CdTe/CdS核-壳量子点与细胞色素c(cytochrome c，Cyt c)，以及CdTe量子点与牛血清白蛋白(bovineserum albumin，BSA)之间的相互作用。研究发现Cytc对不同粒径的量子点均有显著的荧光猝灭作用;BSA的引入则使量子点的荧光明显增强，而量子点对BSA的荧光表现出明显猝灭效应。探讨了量子点对牛血清白蛋白的荧光猝灭效应、牛血清白蛋白对量子点的荧光增敏效应，以及细胞色素c对量子点荧光猝灭效应的作用机制，为进一步研究量子点与活细胞内蛋白质之间的相互作用提供了实验依据。
　　4.利用激光共聚焦显微镜分别研究了水溶性MPA-CdTe QD和NAC-CdTe QD与小鼠表皮黑色素细胞B16-F10、人神经胶质瘤细胞SH-SY5Y的相互作用。初步结果显示，相同条件下，MPA-CdTe QD进入细胞的能力强于NAC-CdTe QD; QD进入细胞的能力存在细胞种别依赖性;外源性物种对QD在细胞内的分布存在一定的协同效应。为了进一步提高量子点的生物相容性，利用化学还原的BSA对水溶性CdTeQDs进行了表面修饰。由紫外光谱，荧光光谱和细胞存活率检测实验结果表明，变性BSA被连接到CdTe QDs表面，提高了量子点的化学稳定性和生物相容性。此外，对不同稳定剂(MPA，NAC和dBSA)修饰的量子点与细胞之间的相互作用进行了初步比较研究，结果表明，在相同浓度下MPA-CdTe QDs对细胞存活率影响最大，NAC-CdTe QDs对细胞存活率的影响次之，dBSA-CdTe QDs对细胞存活率的影响最小。实验还表明紫外光照射等外部因素会增强量子点的细胞毒性。上述研究为合成高生物相容性的量子点，最大限度地抑制其细胞毒性以满足生物医学方面应用的要求提供了一定的理论依据。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 量子点

1．2 量子点的物理性质

1．2．1 量子点优良的荧光特性

1．2．2 量子点奇特的物理效应

1．3 量子点的化学合成

1．3．1 量子点的制备方法

1．3．2 量子点的表面修饰方法

1．4 量子点在分析科学与生物医学领域的应用

1．4．1 金属离子检测

1．4．2 量子点标记蛋白

1．4．3 细胞成像

1．4．4 病原体和病毒检测

1．5 量子点的毒理效应

1．5．1 量子点的细胞毒性研究

1．5．2 降低或消除量子点毒性的方法

1．6 本文的构想和主要研究内容

第二章 N-乙酰基-L-半胱氨酸和巯基丙酸修饰的碲化镉量子点的制备及表征

2．1 NAC-CdTe QDs的制备及表征

2．1．1 引言

2．1．2 实验部分

2．1．3 NAC-CdTe QDs的表征

2．2 MPA-CdTe QDs的制备及表征

2．2．1 实验部分

2．2．2 MPA-CdTe QDs的表征

2．3 本章小结

第三章 N-乙酰基-L-半胱氨酸修饰的碲化镉量子点(SAC-CdTe QDs)与蛋白质相互作用的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．3 NAC-CdTe QDs与细胞色素c相互作用

3．3．1 细胞色素c对不同粒径CdTe QDs的荧光猝灭作用

3．3．2 Cyt c对CdTe及CdTe／CdS量子点的荧光猝灭机理

3．4 NAC-CdTe QDs与牛血清白蛋白(BSA)相互作用

3．4．1 CdTe QDs与BSA相互作用的荧光光谱

3．4．2 BSA与量子点相互作用的圆二色谱

3．4．3 温度对BSA与量子点相互作用的影响

3．5 本章小结

第四章 碲化镉量子点的跨细胞膜行为及细胞毒性比较研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂及仪器

4．2．2 量子点的合成

4．2．3 细胞的培养

4．2．4 三种碲化镉量子点与细胞相互作用的比较研究

4．3 结果与讨论

4．3．1 MPA-CdTe QDs和NAC-CdTe QDs跨细胞膜行为的比较研究

4．3．2 变性BSA修饰的量子点的合成

4．3．3 细胞存活率的检测

4．4 本章小结

第五章 总结和展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

附录

攻读硕士学位期间已发表的论文

致谢

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