稀土掺杂长余辉材料、近红外CdTe量子点的合成及其在细胞成像和生物传感中的应用

摘要

稀土掺杂的长余辉材料作为一种发光强度大、荧光寿命长的材料已经被广泛应用在人工照明等领域，其突出的光学性质使其作为荧光探针在复杂体系的无干扰检测拥有很大的潜力，然而其在传感和成像领域的研究却鲜见报道。量子点是当前科学研究的一大热点，它在传感领域的应用引起了国内外学者的广泛关注。由于量子点表面物理或化学性质的微小变化都会改变量子点的光学性质，因此量子点特别是近红外量子点已广泛应用于各种分析物的检测。另一方面，将先进的荧光材料与荧光共振能量转移(FRET)、免疫传感等技术相结合用于生物活性分子的检测越来越受到人们的重视。本论文旨在探索适用于生物样品无干扰分析的稀土掺杂型长余辉材料和近红外荧光量子点的合成及其在细胞成像、化学/生物传感中的应用。主要研究内容和创新点如下：
　　 (1)通过降低反应物中Cys的比例，在水相快速合成了近红外CdTe量子点，使之对巯基化合物产生荧光响应。并以此构建了一种基于表面配体缺失的CdTe近红外荧光量子点的巯基探针，为生物样品中的硫醇检测提供简便经济、高灵敏度和高选择性的新方法。在其它多种氨基酸和生物液体中主要离子、分子共存的情况下，我们所制备的近红外量子点对Cys，Hcy和GSH的荧光检测中显示了良好的选择性和灵敏度。在血清和细胞提取液中，加标5.0μM硫醇的回收率均在90％-109%范围内。该方法对Cys，Hcy和GSH的检出限(3s)分别为43、46和63 nM。
　　 (2)使用溶胶凝胶．微波辅助方法制备了Eu和Dy共掺杂的硅酸盐长余辉材料(PLNPs)。所合成的长余辉材料在520 nm左右有较强的荧光发射和可以数小时稳定连续发射的余辉。我们将所合成长余辉材料与前列腺特异性抗原(PSA)的单克隆抗体结合，作为能量供体，并选择另一种PSA抗体修饰的罗丹明B作为能量受体，通过FRET免疫传感方式检测生物样品中的PSA含量。该方法的检测限为0.54μg L-1。与经典的ELISA方法的检测结果相比较，我们所使用的探针能够应用于临床PSA的检测和肿瘤细胞与正常细胞的区别。
　　 (3)发展了一种基于阳离子聚合物一聚乙烯亚胺(PEI)修饰的PLNPs。将其与甲胎蛋白(AFP)抗体修饰的金纳米粒子复合(Ab-AuNPs)建立了针对AFP的FRET禁阻探针。利用AuNPs与PLNPs之间的FRET现象吸收PLNPs的长余辉发光。当体系中存在AFP时，由于AFP与Ab-AuNPs之间的特异性相互作用，会减弱FRET效应，使PLNPs的荧光恢复。该方法被应用到血清样品中AFP的检测，检出限为0.41 ng L-1。同时，我们还将该探针应用于细胞成像，用来可视化检测细胞生长过程中AFP的分泌以及肝癌细胞和正常细胞的区分。