量子点的应用——一种新型的荧光定量检测技术

徐 飞 ，丁 双 阳
（ 国 农业 大 学 动 物 医 学 院 ， 京 海 淀 １ ０ ９ ） 中 北 ０ ０ ４ 中 图分 类 号 ： ８ ９ ８ ￥ ５．４ 文 献 标 识 码 ： Ｅ 文章 编 号 ： ５ ９ ６ ０ （ ０ ７ ０ — ０ ９０ ０ ２—０ ５ ２ ０ ）６０ ６— ２
半 导 体 量 子 点 ， 称 量 子 点 （ ｕ ｎｕ ｏｓ 简 ｑ ａｔｍ ｄｔ ， ＱＤＳ ， ） 即材料 的尺 寸在 三维 空 间进行 约束 并达 到一 定 的临 界尺 寸 （ 抽象 为 一 个 点 ） 因此 其表 现 出 许 可 ， 多 独 特 的光 、 特性 ， 别 是 Ⅱ～ Ⅵ族 荧 光 量 子 点 电 特 （ Ｃ Ｓ 、 ｄ ｅ Ｃ Ｓ等 ） 一 直 以来 都 是 人 们 研 究 如 ｄ ｅＣ Ｔ 、 ｄ ， 的热点 。 传统 上 ， 这些材 料一 般用 于电子 、 物理 和材 料工 程领 域 ， ９ ８ 美 国加州 伯克 里 大学 的Ａｌ ｉ ｔｓ 而１ ９ 年 ｉ ｓ ｏ ｖａ 小组 和 印第安 纳大 学 Ｎ ｅ小 组几 乎 同时 提 出荧光 量 ｉ 子 点 可 应 用 于 生 物 标 记 这 一 思 想 ， 同 时 在 并 （ ｃｅ ｃ 》 表 了相 应 的研 究 结果 ， 创 了荧 光 量 子 （ ｉ ｅ发 Ｓ ｎ 开 点在生 物技 术 中研究 应用 的先 河 。随后 ， 生物 化学 、 分 子生 物学 、 细胞 生物 学 、 白质 组学 、 蛋 医学 诊 断 、 药 物筛 选 和荧 光检测 等领 域都 不 同程度 的开 展 了相关 的研 究 ， 取得 了可 喜 的研 究 成果 ， 而且 荧光 量子 点在 其他 领域 的新 应用 也如 雨后 春笋般 涌现 。本 文 重点 综述 了量 子点 的特性 及其 在荧 光定 量检 测应 用 中的 研究 进展 ， 对 其在 食 品安 全检 测 方 面 的发 展 前 景 并
也开 始尝 试着利 用其 进行 生物 大分 子 的测定 。２ ０ ０６ 年徐 靖等 ［应 用水 相 合成 的 Ｃ Ｔ ／ ｄ ４ ］ ｄ ｅ Ｃ Ｓ核壳 型 量子 点荧 光探 针 成功 的测定 ＤＮＡ 的 含量 。以巯 基丙 酸 （ 。 Ｈ。 Ｈ。 Ｏ ＨＳＣ Ｃ Ｃ ＯＨ） 稳 定 剂 水 相 合 成 了核 壳 型 为 Ｃ ＴｅＣ Ｓ量 子 点 。 于Ｄ ｄ ／ｄ 基 ＮＡ 对 量子 点荧 光 的淬灭 效 应 ， 立 了一种 测定 Ｄ 建 ＮＡ 的荧光 分 析法 ， 时详 同 细研 究 了 ｐ 量 子点 浓度 、 Ｈ、 离子 强度 、 度等 条件 对 温 量子 点荧 光及 ＤＮＡ 测定 的影 响 。研究表 明 ， 该方 法 测定 ｃＤ ｔ ＮＡ 线 性 范 围为 ５ ． ～ ７ ０ ０ｎ ／ ， 出 ０ ０ ５ ． ｇ ｍｌ检 限为 ２ ｇ ｍｌ７次 重 复测 定 ５ ０ｎ ／ ｔ ＮＡ 的 ０ｎ ／ ， ０ ｇ ｍｌ Ｄ ｃ 相 对标 准偏 差 为 ２ ０ 。此 方法 简便 快速 ， ． 适用 于合 成 样 品 的测 定 。 ２ ２ 免 疫 荧 光检 测 方 法 美 国华盛 顿 的 Ｇ ｌｍａ ． ｏｄ ｎ 研 究小 组长 期 以来 一 直致 力于量 子点 标记 抗体进 行 免 疫荧 光检测 的研 究并 取得 了卓 著 的成果 。 首先 ， 他 们使 用 了一 种重 组 蛋 白作 为 ＱＤ ｓ和抗 体 的偶 联 物 ， 通过 静 电作用 完成 对抗 体 的标记 。 而后 ， 他们 又 寻找 到 了一种 更为 优 秀的偶 联物一 生 物素 。生 物素 和亲 和素 既 可偶 联 抗 体 等生 物 大分 子 ， 可 与 多种 标 记 又 物结 合 ； 生物 素 化 的抗 体 还保 持着 原 有 的活性 ； 分 １ 子亲 和 素 可与 ４分 子 的生 物 素结 合 ， 结 合 力 是抗 而 原 抗 体反应 的 １万倍 ， 而产 生 多级放 大 效应 ， 大 从 大 提 高 检 测 的灵 敏度 。２ ０ ０ ３年 ｌ ， 们 应 用此 方 法成 ＿ 他 ５ ］ 功 的 检测 了葡萄 球 菌 Ｂ型肠 毒 素的 含 量 ， 测 限为 检 １ ｇ ｍｌ ０ ４年 ， ｌｍａ ０ｎ ／ 。２ ０ Ｇｏｄ ｎ等［用 夹 心 免 疫法 同 ６ ］ 时检 测 霍乱 毒素 、 蓖麻 毒 素 、 贺样毒 素 １ 葡 萄球菌 志 、 肠毒 素Ｂ等 ４种 毒素 的混 合物 。 实验表 明 ， 这种ＱＤｓ 一 抗体 偶联 物 ， 既能 同时 检测 ， 又可 以进 行定 量分 析 。 此外 ， ｇ ｎＡ 等［也利 用亲和素标 记的Ｃ Ｓ ／ Ｍｅ ａ ７ ］ ｄ ｅ Ｚ Ｓ核 壳型 量 子 点 ， ｎ 检测 了大 肠杆 菌 Ｏ ： 清 Ｈ 血 型病 原 的单个 细 胞 ， 把 传统 的有 机染 料 和 ＱＤ 并 ｓ的 作 用 进 行 对 比 ， 果 发 现 ， ｓ 记 的细 胞 检 测 限 结 ＱＤ 标
靳 兴 军 ，李 志 军
（ 京 市 兽 医实 验 诊 断 所 ，北 京 朝 阳 ，１ ００ ） 北 ０ １ １ 中 图分 类 号 ：８ １ ３ ￥ ５．４ 文 献 标 识 码 ： Ｃ 文 章 编 号 ：５ ９６ ０ （０ ７ ０ —０ ０Ｏ ０ ２ —０ ５ ２ ０ ） ６０ ７ 一１
１ 项 目背 景 近年来 ， 国内外 的动物 疫 病形势越 来 越复杂 ， 控
予 以展 望 。
微 量 铜残 留的 方法 。Ｃ Ｓ ／ ｎ ｄ ｅ Ｚ Ｓ核 壳 型量 子 点 表 面 用 牛血 清 白蛋 白修饰 后作 为荧 光探针 ， Ｃ 。 在ｐ 而 ｕ Ｈ ７ ４的缓 冲液 中 的能 使 其 发 生荧 光淬 灭 ， ． 因而 间接 测 定 了铜 的含量 。研 究表 明 ， ｕ 度在 ０ ６ ６ ０ Ｃ 。浓 ． ～ ． ｎ ／ 范 围内有 良好 的线 性关 系 （ 一０ ９ ８ ） 检 测 ｇ ｍｌ ， ． ９９ ， ． 限为 ０ １ｎ ／ ， ． ｇ ｍｌ回收率 在 ９ ． ～１ ８ ０ 。而后 ， ３６ ０ ． 赖 艳 等 ［于 ２０ ３ ０ ６年 也建 立 了一 种 测定 微 量 铜 的荧 光检 测方 法 并且 对 人 发样 品和 茶 叶样 品 做 了检 测 。 研 究表 明 ， 方法 干扰 小 ， 异性 强 ， 应灵 敏 ， 性 该 特 反 线 范 围为 ４ ． ～ ２ ８ ８ｎ ／ （ 一０ ９ ２ ） 检 出 限为 １ ５ ４ ． ｇ ｍｌ， ． ９ １ ， ．
料正 好 与之相 反 。
１ ２ 量 子点 的稳定 性要 远远 高 于有机 染料 分子 。 ． 有 资料 表 明 ， 大约 是 １ Ｏ 。 Ｏ 倍 这点 足 以实现 对一 些生 物 过程 的长 时间跟 踪标 记 。 １ ３ 量 子 点通 过 调整 粒 径 的 大小 得 到不 同颜 色 的 ． 荧 光 ， 用一 种偶 联方 法就 可实 现 多色标 记 。 使 而对 于 有 机染料 分 子是不 可 能达 到 的口 。 ］ ２ 量 子点在 荧光 检测 中 的应用 ２ １ 常规 荧 光检 测 法 量 子 点 在 常规 的荧 光检 测 ． 中的应用 主要 是荧 光淬 灭法 。一 些本 身不 发荧 光 的 被分 析 物 质可 以使 某 种 荧 光 化合 物 发生 荧光 淬 灭 ， 通 过 测 量荧 光 化 合物 荧 光 强度 的下 降 ， 以 间接 的 可 测 定该 物质 的 浓度 。 目前 ， 国对这 方 面的研 究 比较 我 多， 主要 针对 一些 毒离 子定 量 和快速 测定 。 严 拯宇 等 于 ２ ０ ０ ５年 首 次 报道 了 应用 量 子 点 进 行 药 物分 析 的 研究 ， 立 了一种 测定 中药 饮 片 中 建
留检 测 方 法还 没 有得 以实 现 ， 子点 的多 色标 记 的 量
可达到 ２ ０ ×１ ｆ／ ， ． ８ ０ ｃｕ ｍｌ 比有 机染 料 Ｆ ＴＣ的 灵敏 Ｉ
度 高 了 ２个数 量级 。 ２ ３ 荧 光共 振 能 量转 移 荧 光 共 振 能 量 转 移 （ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ． ｆ —
ｕ ｒｓ ｅ ｃ ｅ ｏ ａ ｃ ｎ ｒ ｙ ｔａ ｓｅ ， ｏ ｅ ｃ ｎ ｅｒ ｓ ｎ ｎ ｅｅ ｅ ｇ ｒ ｎ ｆ ｒ ＦＲＥＴ） 一 是
收稿 日期 ：０ ６０ — １ ２ ０ —９ １ 项 目来 源 ： 国家 自然 科 学 基 金 项 目（ ０ ７ ５ ５ ３６１８）
作者简介： 徐飞；９１ ， 硕士生， 要从事兽医药理与毒理 １８ ）女， 一 主
实验 研 究 通讯作 者： 丁双 阳 ， — ｉ ｉｇ ｙ ａ ．ｄ ．ｎ Ｅ ｍａｌ ｎ ｓ ＠ｃ ｕ ｅｕ ｃ ：ｄ
收稿 日期 ：０ ６０ —２ ２ ０— ９１
的进 一步 规范化 成 为其 中的关 键环 节 。 因此 ， 须 及 时在 符 合 国 家标 准 的框 架 内 向各 必 区县 推广 成 熟 的配 套 技术 ； 必须 在 现 有 的种 类 繁 多 的诊 断试 剂 当 中筛 选 出性能 价格 比较 适合 区县 应用 的 几种 试 剂 ， 且 通 过试 验 形 成 有 关试 剂 产 品 的最 并 佳 操 作 程序 和结果 判 定标 准 ， 合 疫 病诊 断 和疫 情 结
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Ｃ ｉｅｅＪｕｎ ｌ ｆ ｔｒ ａｙＭｅ ｉｎ ｈｎｓ ｏ ｒａ ｅｉ ｒ ｄｃ ｅ ｏ Ｖｅ ｎ ｉ
中国 兽 医 杂 志 ２０ ０７年 （ ４ 第 ３卷 ） ６期 第
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量子 点 的应 用一 一 种新 型 的荧 光 定量 检 测 技 术
种荧 光淬 灭机 制 ， 种非 辐射 能量跃 迁 ， 一 通过 分子 间 的 电偶极 相 互 作用 ， 供 体 激发 态 能 量转 移 到 受 体 将 激发 态的过 程 ， 体 荧光强 度 降低 ， 供 而受 体可 以发生 敏化荧 光 或荧光 猝灭 。 以前 ， 利用 此原理 进 行蛋 白 多 特异性 结 合 的检 测 ， 年来 也 有 人 尝试 利 用 此原 理 近 来 进行 定量 分析 。 Ｗａ ｇ等 用 红 色 量 子 点 标 记 Ｂ Ａ， 绿 色 量 ｎ Ｓ 用 子点标 记抗 牛 血 清 白蛋 白抗 体 （ｇ ， 二 者 发 生 ＩＧ） 当 特 异性 结 合 时 ， 由于 发生 了偶 极一 极 相 互 作 用 ， 偶 产 生 了共 振 能量转 移 ， 结果 红 色量子 点荧光 强度 增强 ， 绿色量 子 点荧光 强度相 应 减弱 。当加入未 标 记量子 点 的Ｂ Ａ 时 ， Ｓ 与ＱＤ— Ｓ 竞争 性结 合 ＩＧ， 红色量 ＢＡ ｇ 则 子点荧 光强 度下 降 ， 而绿 色量子 点荧 光强度 恢 复 ， 因 而从荧 光强度 的 变化 可 以检 测 Ｂ Ａ 的浓 度 。 Ｓ Ｏｈ等 ［在 ２ ０ ｇ ０ ５年 设计 了一 种抑 制试 验 来测 定 亲 和素含 量 的定量 分析 方法 。用 红色量 子 点标记 亲 和 素 ， 胶 体 金标 记 生 物 素 ， 用 二者 发 生 特 异性 反应 。 研究 发现 ， 如果 再加 入不 同浓度 的游离 亲和 素时 ， 抑 制 了量子 点标记 的 亲和 素与胶 体 金标记 的生 物 素的 结合 ， 荧光 强度 随着 亲和 素浓度 的增 强 而增 强 ， 因此 可 以用来 确 定 亲 和素 的浓 度 ， 方 法 的 检测 限大 约 该 为 １ ｍｏ／ 检 测 的动态 范 围可达 到 ２／ ｌＬ。 ０ｎ ｌＬ， ￣ ／ ｍｏ ３ 量 子点 在 荧 光检 测 中 的前 景 和展 望 随 着量 子 点 的制备 技术 和偶联 技 术 的不 断完 善 以及 商品化 量 子点 产 品 的推 出 ， 子点 在 各 个生 命 科 学 领域 的应 量 用 程 度势必 大 大加强 ， 用范 围势 必大 大拓 宽 。 食 应 在 品安全 领 域 ， 物 性 食 品 中抗 生 素 的残 留问题 一 直 动 是人 们 比较关 注的话 题 ， 目前 ， 同类 药物 的多 残 但 不
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７ 中国兽医杂志 ２０ 年（ ４ 卷） ６ ０ ０７ 第 ３ 第 期
Ｃ ｉ ￣ ｕｎｌ ｆ ｅｅｎｒ ｄｃ ｅ ｈｎ ｅＪ ｒａ ｏ Ｖ ｔ ｉ ｙＭｅｉｎ ｅ ｏ ｒａ ｉ
高 致病 性 禽 流 感等 １ 动 物 疫病 规 范化 ０种 诊 断技 术 推 广 报 告
８ ５ｎ ／ 。 ． ｇ ｍｌ
随着 量 子 点 在生 物 领域 的应 用 日益 广 泛 ， 们 人
１ 与传 统 有机染 料相 比， 量子 点有 以下 的优 势
１ １ 量 子点 是 无机 半 导 体 材料 ， 发 谱 宽 ， 射谱 ． 激 发 窄 。 以通过 单一 波长激 发 ， 可 产生 多种 可被 同 时检测 的发射 颜色 ， 因此 可用 于多 色标记 。 而传 统 的有 机染
疫病 诊断 测报 中心 。 区县 级 兽 医诊 断 实验 室作 为动
物疫 病诊 断测报 的 基层单 位 ， 检测 能力 的提 高 、 测 检
制 的难度 越来 越 大 。 了及 时掌握 疫病 动 态 ， 测疫 为 预 病 发展趋 势 ， 评估疫 情 发生 的概率 ， 须建 立有 效 的 必 市 县两级 动物 疫病 实验 室诊 断 和疫 情 监测体 系 。鉴 于 此 ， 所 建成 了硬件 一 流 ， 本 管理 科 学 、 进 的动 物 先