CdTe量子点在荧光探针方面应用_夏姣云
第41卷第1期人工晶体学报
Vol．41No．12012年2月
JOURNAL OF SYNTHETIC CRYSTALS
February ，2012
TGA-CdTe 量子点在荧光探针方面应用
夏姣云，徐万邦
（长沙理工大学化学与生物工程学院，长沙410004）
摘要：以巯基乙酸（TGA ）为稳定剂，在加热回流氮气保护条件下制备CdTe 量子点，用荧光分光光度计、透射电子显
微镜和X 射线粉末衍射仪对CdTe 量子点进行表征。以该量子点为荧光探针，完善荧光淬灭法测定Cu 2+
、
Hg 2+和Ag +等重金属离子的方法。考察缓冲溶液的pH 值、反应时间、量子点浓度、量子点的稳定性和干扰离子等多种因素对重金属离子测定的影响。在pH 值为6．2的三羟甲基氨基甲烷（tris ）-盐酸缓冲溶液中，当量子点的浓度为4．2
?10－2μg /L 和反应时间为30min 时，测得Cu 2+
、
Hg 2+和Ag +的线性区间分别为2．3 250μg 、3．2 300μg 和4．3 150μg ，检测下限分别为0．28μg /L 、
0．53μg /L 和0．35μg /L 。并发现只有当所测量的重金属离子能与所采用的量子点能生成更难溶于水的沉淀才能引起量子点的荧光淬灭，从而可以对此类重金属离子进行定量检测。关键词：碲化镉；荧光探针；量子点
中图分类号：TG050．4+3
文献标识码：A
文章编号：1000-
985X （2012）01-0193-07Application of TGA-CdTe Quantum Dots in Fluorescent Probes
XIA Jiao-yun ，XU Wan-bang
（College of Chemistry and Biological Engineering ，Changsha University of Science and Technology ，Changsha 410004，China ）
（Received 18April 2011，accepted 30July 2011）
Abstract ：CdTe quantum dots were synthesized in aqueous solution with thioglycollic acid （TGA ）stabilizer by refluxing under nitrogen ，and were characterized by transmission electron microscopy ，X-ray diffractrometry and fluorescence spectra ，respectively．A route was developed for sensitive and selective determination of Cu 2+，Hg 2+and Ag +with water-soluble TGA-CdTe quantum dots as fluorescence
probes．Different influence factors were studied ，such as concentration ，pH values ，buffer ，interfering ions and reaction time ，and so on．In tris-HCl buffer with pH =6．2，when the concentration of quantum dots was 4．2?10－2g /L and the reacting time was 30min ，the relative fluorescence intensity decreased linearly with Cu 2+，Hg 2+and Ag +，and concentration of those ions in the rangle of 2．3-250μg 、3．2-300μg and 4．3-150μg ，and the detection limit could reach 0．28μg /L ，0．53μg /L and 0．35μg /L ，respectively．It was found that fluorescence quenching of quantum dots was caused by the wate-insoluber precipitation of the measured heavy metal reaction with such quantum dots ，which resulted in the determination of these heavy metal ions．
收稿日期：2011-04-18；修订日期：2011-07-30基金项目：国家自然科学基金（20775010）资助项目；湖南省电力与交通材料保护重点实验室项目（2010CL05）作者简介：夏姣云（1974-），女，湖南省人，博士研究生，副教授。E-
mail ：xiajy625@yahoo．com．cn Key words ：cadmium telluride ；fluorescent probes ；quantum dots
1引言
量子点作为一种优良的荧光材料，具有传统的荧光染料不可比拟的优势。量子点较有机荧光染料更不
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易降解，能抵抗生物活体内的代谢降解作用，在活体内及细胞内长时间存在，不会对实验动物及细胞造成很大的伤害［1］。生物标记光学成像中，量子点标记分子与靶分子相互作用配合灵敏性较高的荧光显微成像系统，如共聚焦激光扫描显微镜［2］、多光子显微镜［3］、核磁共振［4］等，可实现对活体组织及细胞的深层定位及相应的病理生理检测。光化学稳定性强，一般会持续发光几百纳秒，在某些情况下其发光时间可达染料分子的100倍，显著提高了检测灵敏度并延长活体成像的检测时间［5］。也能作为荧光物质应用于荧光分析［6］。目前，随着我国经济与工业的发展，环境污染问题日益严重，特别是水资源的污染日趋严重。对水质中重金属离子的检测方法的研究也日趋迫切。传统地检测重金属离子的方法有分光光度法、原子吸收光谱法、荧光分析法等等。采用传统荧光试剂进行检测，光学稳定性等因素一定程度上限制了检测的灵敏度和检测范围。而量子点具有优良的荧光性能，可望成为一种新的荧光探针而应用于环境分析中的重金属离子检测。2002年，Rosenzweig［7］等首次报道了以1-巯基甘油包覆的CdS量子点与Cu2+作用后发生荧光淬灭，提出了量子点作为荧光探针选择性检测的新方法。但在其它重金属离子检测方面国内外文献少见报导。本研究以TGA-CdTe量子点为荧光探针，利用荧光淬灭法测定Cu2+、Hg2+和Ag+等重金属离子，优化实验条件，从机理上阐释量子点荧光淬灭的原因。。
2实验
2．1试剂
试剂为：碲粉（Te，纯度为99．99%）和三羟甲基氨基甲烷（tris）购自百灵威化学试剂有限公司；其余试剂均由国药集团上海化学试剂公司提供；本实验中所有化学试剂均为分析纯及其以上；去离子水，自制。
2．2TGA-CdTe量子点的合成［8］
配制1．0?10-3mol/L的氯化镉溶液。1．0mol/L的氢氧化钠和盐酸溶液，备用。
在充满氮气的小试剂瓶中，按照一定量的化学计量比，先加入适量的Te粉，然后再加入适量的硼氢化钠水溶液，塞上橡胶塞，反应过夜，获得NaHTe水溶液。此时的NaHTe为无色透明的溶液。按照n（Cd2+）?n （TGA）?n（HTe－）=2?3?1的比例，调节pH为9．2，将已过夜的NaHTe水溶液加入到上述溶液中，得到橙红色TGA-CdTe原始溶液。将该原始溶液在氮气保护下加热回流，不同时间点取样。样品稀释10倍后进行测试与表征。
2．3表征
透射电子显微镜（TEM）采用日本JSM-6700F（80kV）；粉末X射线衍射测试采用RigakuD/max-2200型X射线衍射仪；荧光光谱采用日立F-4500型荧光分光光度计。
2．4重金属离子的配制与离子检测
Ag+采用标准溶液稀释法获得；Cu2+标准液以99．99%的纯铜粉溶于硝酸中配制而成；Hg2+的获得则是粉末溶解后稀释到一定浓度并标定（采用基准氯化钠溶液进行标定）。
采用浓盐酸将HgCl
2
在不同的10mL容量瓶中依次加入一定量的Hg2+、Cu2+和Ag+和量子点溶液（将所得TGA-CdTe量子点经沉淀离心后重新分散，静置）。用缓冲溶液定容，在室温下放置30min后，用荧光分光光度计测量荧光强度，并按照同样的方法做空白试验。
3结果与讨论
3．1TGA-CdTe量子点的TEM图
图1为氮气保护下加热回流5h后所得TGA-CdTe量子点TEM图。从图中可以看出，采用加热回流的方法能获得粒径相对均一的TGA-CdTe量子点，粒径分布均匀，约为10nm，分散性良好。
3．2TGA-CdTe量子点的XRD分析
图2为在氮气保护下回流5h所得CdTe量子点的XRD图谱。从图中可以看出，CdTe量子点均在（111），（220），（311）晶面处出现明显的衍射峰，又由于粒径处于纳米级而导致宽化现象。根据衍射峰的峰
第1期夏姣云等：TGA-CdTe量子点在荧光探针方面应用195
位对照标准卡片（JCPDS No．75-2086）可知该产物为立方晶系的闪锌矿结构的CdTe。由图2中XRD的峰宽按Scherrer公式：D=1．2λ/βcosθ可以计算出CdTe量子点的直径大小约为10nm。
3．3TGA-CdTe量子点的荧光性质
在文献［8］已经报导：通过控制加热回流时间可获得发射波长为520 650nm之内一系列TGA-CdTe量子点。综合考虑加热时间和荧光强弱因素，实验时采用发射波长为542nm的TGA-CdTe量子点为测试试剂。其荧光光谱图如下：
3．4采用荧光量子点测量溶液中重金属离子可行性实验
从理论上可知，如果量子点溶液中含有重金属离子，这些离子通过化学吸附或者物理吸附粘附在量子点表面，通过改变量子点的表面结构，能引起半导体量子点的能级变化，从而导致荧光强度的变化。为了证实采用荧光量子点测量溶液中重金属离子浓度的可行性，设计实验如下：在同条件下，在TGA-CdTe量子点的磷酸盐缓冲溶液中依次加入给定浓度梯度的Cu2+，如图4。
图4中a-h的Cu2+浓度逐渐升高，量子点体系在不同Cu2+浓度下荧光强度发生有规律的变化，随Cu2+浓度的升高而降低。其它重金属离子（如Hg2+和Ag+）的情况与之类似。因此，通过荧光淬灭，可以实现量子点对溶液中部分重金属离子的定量测定。
3．5检测条件的选择
3．5．1量子点浓度的选择
实验中量子点浓度对目标重金属离子的检测有一定的影响。过低或过高的浓度均不能达到最佳检测效果。如果浓度过低，尽管灵敏度会提高，但是，线性范围变窄，这样就会导致有限的量子点不足以与目标重金
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属离子配位，因而无法准确的检测体系中重金属离子；如果量子点浓度过高，由于目标重金属离子淬灭的量子点只占总数中的少数，整个溶液的荧光强度变化不会很大，因而会降低的检测灵敏度。为了兼顾灵敏度和线性范围，实验所用量子点浓度为4．0?10－2g/L（按Cd2+的浓度计算）。
3．5．2缓冲溶液种类的选择
缓冲溶液的种类不同，溶液中的离子对量子点的表面电荷有不同影响。因此，量子点在不同的缓冲溶液中所表现出的荧光性质也有一定的差异。分别考察了发射峰位在542nm的CdTe量子点在同一pH值（pH =6．2）的不同缓冲体系下的发光强度。如图5所示，CdTe量子点在a（trisHCl）缓冲溶液中发射最强，在
NaH
2PO
4
-Na
2
HPO
4
缓冲溶液中次之，在HAc-NaAc缓冲溶液中最弱。因此后续实验均在tris-HCl缓冲溶液
中进行。
3．5．3反应时间的选择
当目标重金属离子加入到量子点的tris-HCl缓冲溶液后，目标离子在溶液中存在扩散、吸附等过程，需要一定反应时间才能达到化学平衡。如果测量时间过早，而平衡还没有达到，则影响检测的准确度。为了快速、准确的测量目标离子的浓度。在固定其它条件的基础上对达到平衡所需时间进行测试。图6为TGA-CdTe量子点在加入铜离子后反应时间与量子点荧光淬灭关系图。从图中可知，在反应初期，荧光强度的变化很快。随着时间的推移，荧光强度的减弱程度达到一种动态平衡。这个过程大约需要30min。因此需反应30min左右以保证测量的准确度。
3．5．4缓冲溶液中TGA-CdTe量子点稳定性实验
量子点在溶液中良好的稳定性是所有测试过程中的前提条件。为考察所得TGA-CdTe量子点在tris-HCl缓冲溶液中的化学稳定性能。分别对不同时间点的量子点进行荧光分析。图7为量子点在室温下，不同时间点相对荧光强度随时间的变化图。
从图7（a，b）可以看出，TGA-CdTe量子点在pH=6．2的tris-HCl缓冲溶液中具有良好的化学稳定性能，在0 180min内量子点的荧光强度基本没有发生改变。因此，采用TGA-CdTe量子点对目标重金属离子检测可以在tris-HCl缓冲溶液中完成。稳定性试验也表明tris-HCl缓冲溶液中对TGA-CdTe量子点的荧光性能的影响不大，在误差允许的范围内，能保证对目标重金属离子检测的精确度和准确度。
3．5．5缓冲溶液pH值的选择
量子点的发光强度强烈依赖其表面性质，而对于水相合成的CdTe，其表面随pH值的变化而变化，因而水相合成的量了点的荧光效率也与pH值紧密相关［9］。这是因为Cd2+与R-SH有很强的配位作用，而配位
能力与pH值密切相关。为了保证获得最佳的测试条件，根据巯基乙酸的pK
SH =10．20，pK
a
=4．32，通过计
算后发现在pH=6．2的弱酸性环境下，量子点的荧光效率比较好，因此对上述重金属离子均在此弱酸性条件下进行检测。
第1期夏姣云等：TGA-CdTe量子点在荧光探针方面应用197
3．6干扰离子的影响
采用量子点对目标重金属离子的检测是基于目标重金属离子在缓冲溶液中通过扩散、吸附等一系列化学过程，从而影响量子点的荧光性能来达到检测的目的。因此，溶液中的其它金属离子对测量有非常重要的影响。实验通过模拟水溶液中常见的金属离子环境，考察了其它干扰离子对测量的影响。表1为人为配制不同浓度的其它干扰金属离子对量子点荧光性能的影响。从表1中可以看出，在tris-HCl缓冲溶液中，各种干扰离子对TGA-CdTe量子点荧光淬灭的干扰程度各不相同。Ⅰ、Ⅱ主族以及第Ⅱ副族的大部分金属离子对测量的影响不是很大。有些金属离子的加入还能提高量子点的荧光强度（如Zn2+），这与其它相关文献报导相符合［10］。出现这种情况的可能原因是Zn2+与溶液中过量的包覆剂（TGA）作用后，在外面形成一层新
，扣除K+的影响的包覆层。这样就改善了量子点的表面缺陷，提高了量子点的荧光量子产率。而对于SO2－
4
后，对测量几乎没有构成影响。
图7TGA-CdTe量子点在缓冲溶液中的稳定性实验
Fig．7Changes in FL intensity in tris-HCl buffer（a）FL spectra；（b）normal FL intensity change with time．
表1干扰离子对测定的影响
Table1Tests for the influence of interference substances
Interfering ion（source）Ion concentration/μg·L－1Relative error/%（n=5）K+（KCl）10000．313
Na+（NaCl）10000．516
Mg2+（MgCl2）10000．738
Ni2+（Ni（NO3）2）10000．339
Zn2+（ZnCl2）1000－0．357
Ca2+（CaCl2）1000－0．583
Ba2+（BaCl2）10000．416
Fe3+（FeCl3）10003．172
SO2－4（K2SO4）10000．651
Ag+（AgNO3）1004．529
Hg2+（HgCl2）1001．333表1也进一步表明采用荧光量子点测量水溶液中的重金属离子时，要特别注意对其它重金属离子的有效屏蔽。如果在分析试样中含有较大量的Fe3+等重金属离子时，可以采用离子交换分离法，或者加入1?1的三乙醇胺溶液或者抗坏血酸对其进行隐蔽从而消除其影响。
3．7检测线性范围和检测下限
在上述优化的实验条件下（TGA-CdTe量子点浓度为：4．0?10－2g/L；采用pH为6．2的tris-HCl缓冲溶液反应30min），绘制了TGA-CdTe量子点测量各类重金属离子的标准曲线（见图8a c）。
绘制的标准曲线（图8a c）表明：Cu2+、Hg2+和Ag+分别在2．3 250μg、3．2 300μg和4．3 150μg 之间有良好的线性关系。其线性方程分别为：
Cu2+：y=0．0107x+0．1364R=0．9994（1）
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Hg2+：y=0．0048x+0．9388R=0．9964（2）
Ag+：y=0．0098x+0．986R=0．9978（3）通常，以空白的3倍标准偏差除以标准曲线的斜率［11］得到Cu2+、Hg2+和Ag+离子检测的下限分别为：0．28μg/L、0．53μg/L和0．35μg/L。
图8标准曲线的绘制（a：Cu2+；b：Hg2+；c：Ag+）
Fig．8Standard curve of ions determination（a：Cu2+；b：Hg2+；c：Ag+）
3．8机理分析与探讨
对Ⅰ、Ⅱ主族以及第Ⅱ副族的部分金属离子和SO2－
4
以及目标重金属离子进行检测后，发现，量子点的荧光淬灭机理不仅仅与与粒子表面的能量转移、电荷转移以及表面吸附分子因素有关［10，12］，更重要的一点是干扰离子之间是否发生置换反应，是否能生成比所用量子点更难溶于水的沉淀从而破坏量子点的本身结构导致荧光淬灭；对于碱金属离子，由于其很难和Te反应生成沉淀（碱金属、碱土金属化合物溶解度均比较大），因此，加入大量的碱金属离子对测量几乎没有什么影响。而对于Cu2+、Hg2+和Ag+等重金属离子则表现为很强的荧光淬灭。这是因为这些重金属离子能与构成量子点的组成离子（如S2－、Se2－、Te2－）形成沉淀，而这些沉淀的溶解度远小于CdTe量子点的溶解度。这样，荧光量子点部分分解，而产生的沉淀进一步负载在量子点表面，进而改变量子点的能级，导致荧光淬灭。其化学反应过程如下：
（CdE）
n +2m M+→（CdE）
n－m
（M
2
E）
m
+m Cd2+（4）
E=S2－、Se2－、Te2－；M=Ag+等一价重金属离子
2（CdE）
n +m M2+→2（CdE）
n－m
（ME）
m
+m Cd2+（5）
E=S2－、Se2－、2－；M=Hg2+，Cu2+等二价重金属离子
这些难溶的化合物将Cd2+置换出来后，吸附在量子点的表面，从而导致了量子点的荧光淬灭。
4结论
水热法合成了TGA-CdTe量子点，并用荧光分光光度计、透射电子显微镜和X射线粉末衍射仪进行了表征，得到粒径约为10nm的均一量子点。且研究了pH值、反应时间、量子点浓度、量子点的稳定性和干扰离子等多种因素对重金属离子测定的影响，在量子点的浓度为4．0?10－2μg/L、反应时间为30min、pH值为6．2的tris-HCl缓冲溶液中，测得Cu2+、Hg2+和Ag+的检测限分别为0．28μg/L、0．53μg/L和0．35μg/L，其相关系数分别为0．9998、0．9964和0．9978。以TGA-CdTe量子点为荧光探针，完善了荧光淬灭法测定Cu2+、Hg2+和Ag+等重金属离子的方法，并从机理上阐释了量子点荧光淬灭的原因。但TGA-CdTe量子点作为荧光探针在污水中的实际应用，还有待进一步的研究。
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櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒櫒·信息·
纳米薄膜太阳能电池转化效率达8．1%
据美国物理学家组织网2月15日（北京时间）报道，澳大利亚斯威本科技大学和中国尚德电力控股公司的科学家们表示，他们已研制出最高效的宽波段纳米等离子薄膜太阳能电池，其光电转化效率为8．1%，研究发表在最新一期的《纳米快报》杂志上。
该研究的领导者、斯威本科技大学的顾敏（音译）教授表示，作为大块晶硅太阳能电池的便宜“替身”，薄膜太阳能电池引起了广泛关注，然而其硅层的厚度太薄增大了吸收太阳光的难度。要想增加薄膜太阳能电池的性能并使它们与硅太阳能电池相比更具竞争优势，优良而先进的光捕获技术必不可缺。
为捕获更多太阳光，该科研团队将金和银纳米粒子嵌入薄膜中，增加了电池可吸收太阳光的波长范围，从而增加了光子转化为电子的效率。他们还更近一步，使用了一些有核的或表面凹凸不平的纳米粒子。斯威本科技大学的高级研究员贾宝华（音译）博士解释道：“我们发现表面凹凸不平的纳米粒子会吸收更多太阳光，可以改进太阳能电池的整体转化效率。”
贾宝华称，这种宽波段等离子效应是该研究团队一年来的重要发现之一，新技术将对太阳能工业产生重大影响。顾敏为他们能在这么短时间内获得整体8．1%的光电转化效率深感兴奋，而且这种电池的转化效率仍有改进空间。
研究人员称，最新方法的另一个优势在于，将纳米粒子整合进入太阳能电池的成本并不高且很容易规模化，因此能借用其他产品线进行大规模生产，并有望在2017年实现商业化生产。
尚德电力控股有限公司董事长兼首席执行官施正荣表示：“我们的研究团队已经制造出全球转化效率最高的宽波段纳米等离子薄膜太阳能电池，证明纳米技术能在下一代太阳能电池领域大有作为。”
（来源：科技日报）
量子点的应用—一种新型的荧光定量检测技术
中国兽医杂志２００７年（第４３卷）第６期６９量子点的应用一一种新型的荧光定量检测技术 徐飞，丁双阳 （中国农业大学动物医学院，北京海淀１０００９４） 中图分类号：￥８５９．８４文献标识码：Ｅ文章编号：０５２９—６００５（２００７）０６—００６９—０２ 半导体量子点，简称量子点（ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ，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（，－－Ｉ抽象为一个点），因此其表现出许多独特的光、电特性，特别是Ⅱ～ｙｌ族荧光量子点（如ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ等），一直以来都是人们研究的热点‘１｜。 传统上，这些材料一般用于电子、物理和材料工程领域，而１９９８年美国加州伯克里大学的Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓ小组和印第安纳大学Ｎｉｅ小组几乎同时提出荧光量子点可应用于生物标记这一思想，并同时在（（Ｓｃｉｅｎｃｅ》发表了相应的研究结果，开创了荧光量子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、蛋白质组学、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，并对其在食品安全检测方面的发展前景予以展望。 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，激发谱宽，发射谱窄。可以通过单一波长激发，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１００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，使用一种偶联方法就可实现多色标记。而对于有机染料分子是不可能达到的［１］。 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，可以间接的测定该物质的浓度。目前，我国对这方面的研究比较多，主要针对一些毒离子定量和快速测定。 严拯宇等［２３于２００５年首次报道了应用量子点进行药物分析的研究，建立了一种测定中药饮片中 收稿日期：２００６—０９—１１ 项目来源：国家自然科学基金项目（３０６７１５８５） 作者简介：徐飞（１９８１一），女，硕士生，主要从事兽医药理与毒理实验研究 通讯作者：丁双阳，Ｅ—ｍａｉｌ：ｄｉｎｇｓｙ＠ｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ微量铜残留的方法。ＣｄＳｅ／ＺｎＳ核壳型量子点表面用牛血清白蛋白修饰后作为荧光探针，而Ｃｕ２＋在ｐＨ 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，Ｃｕ２＋浓度在０．６～６．０ ｎｇ／ｍｌ范围内有良好的线性关系（ｒ＝０．９９８９），检测限为０．１ｎｇ／ｍｌ，回收率在９３．６％～１０８．０％。而后，赖艳等［３３于２００６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，该方法干扰小，特异性强，反应灵敏，线性范围为４１．５～２４８．８ｎｇ／ｍｌ（ｒ＝０．９９２１），检出限为 ８．５ｎｇ／ｍｌ。 随着量子点在生物领域的应用日益广泛，人们也开始尝试着利用其进行生物大分子的测定。２００６年徐靖等［４］应用水相合成的ＣｄＴｅ／ＣｄＳ核壳型量子 点荧光探针成功的测定ＤＮＡ的含量。以巯基丙酸（ＨＳ。ＣＨ：ＣＨ。ＣＯＯＨ）为稳定剂水相合成了核壳型ＣｄＴｅ／ＣｄＳ量子点。基于ＤＮＡ对量子点荧光的淬灭 效应，建立了一种测定ＤＮＡ的荧光分析法，同时详细研究了ｐＨ、量子点浓度、离子强度、温度等条件对量子点荧光及ＤＮＡ测定的影响。研究表明，该方法 测定ｃｔＤＮＡ线性范围为５０．Ｏ～７５０．０ｎｇ／ｍｌ，检出限为２０ｎｇ／ｍｌ，７次重复测定５００ｎｇ／ｍｌｃｔＤＮＡ的相对标准偏差为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Ｇｏｌｄｍａｎ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ＱＤｓ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，又可与多种标记物结合；生物素化的抗体还保持着原有的活性；１分子亲和素可与４分子的生物素结合，而结合力是抗原抗体反应的１万倍，从而产生多级放大效应，大大提高检测的灵敏度。２００３年［５］，他们应用此方法成功的检测了葡萄球菌Ｂ型肠毒素的含量，检测限为１０ｎｇ／ｍｌ。２００４年，Ｇｏｌｄｍａｎ等¨］用夹心免疫法同时检测霍乱毒素、蓖麻毒素、志贺样毒素１、葡萄球菌肠毒素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，ＭｅｇａｎＡ等［７］也利用亲和素标记的ＣｄＳｅ／ＺｎＳ核壳型量子点，检测了大肠杆菌ＯⅢ：Ｈ，血清型病原的单个细胞，并把传统的有机染料和ＱＤｓ的作用进行对比，结果发现，ＱＤｓ标记的细胞检测限 万方数据
量子点光学传感器的研究进展.
量子点光学传感器的研究进展 * 来守军 (重庆三峡学院化学与环境工程学院,重庆404000 摘要分别从荧光转换传感器、荧光共振能量传感器、磷光转换传感器和定位传感器等方面综述了量子点光学传感器的发生机理及其在测定金属离子、阴离子、小分子、共振能量转移体系以及磷光材料、固态材料方面的应用。最后介绍了量子点光学传感器存在的问题和发展趋势。 关键词量子点光学传感器 Research Development of Opt ical Sensor Based on Q uant um Dots LAI Shoujun (Depa rtment of Chem istry and Env ir onmental Eng ineering,Cho ng qing T hr ee G or ge U niver sity,Cho ng qing 404000Abstract T he r esear ch dev elopment o f the o pt ical sensor based o n quantum do ts is rev iewed f rom four sect ions,which are fluo rescence -based transduction,fluorescence resonance energ y -tr ansfer -based senso rs,phospho rescence transduction,and immobilizatio n techniques,and it s applications are also rev iewed.T he exist ing pro blems and develo p -ments trend of the optical senso r based o n quantum do ts are intro duced. Key words quantum do ts,optical,senso r *重庆市教育委员会科学技术研究项目资助(KJ081102 来守军:男,1977年生,讲师,博士研究生,主要从事量子点传感器方面的研究 T el:023-******** E -mail:laishj04@https://www.360docs.net/doc/d06785331.html,
生物医学荧光量子点功能材料的应用
生物医学荧光量子点功能材料的应用量子点（quantumdot，QD）又称为半导体纳米微晶体（semiconductornanocrystal）材料，由Ⅱ-Ⅱ族或Ⅱ-Ⅱ族元素组成，粒径为1~100nm，是小于或接近激子玻尔半径的半导体纳米颗粒[1]。荧光量子点功能材料是一种新兴的无机发光纳米材料，因其独特的光学性能、电学和光电性质，克服了细胞在可见光区的自发荧光对标记分子所发信号的掩盖现象，较好地实现对所研究分子的长时间荧光标记观察。因此，荧光量子点功能材料作为一种生物示踪的标志物，受到了越来越广泛的关注与研究，并已成为近期新的国内外研究热点。 1荧光量子点功能材料的基本特点及合成修饰方法 1.1荧光量子点功能材料的基本特点 探索和发展高灵敏度的非同位素检测方法一直是生物医学研究领域十分关注的课题，其中使用有机荧光染料来标记细胞是广泛应用的方法之一。传统的荧光染料有着不可逾越的缺陷：较宽的发射光谱和较窄的激发光谱，在多种成分同时成像时容易造成荧光光谱的重叠，导致了荧光探针数量较少；荧光染料性质不稳定，容易分解和漂白，其产物易对细胞造成破坏[2]。荧光量子点功能材料相比于传统的有机荧光分子，具有分子激发光谱特性好、发射光谱对称、吸收光谱宽而连续、荧光效率高、寿命长、光学化学稳定性、不易被生物活性物质降解等优点[3]。量子点的荧光发射波长可以通过改变荧光量子点的半径以及化学成分而得到，因此其荧光覆盖了从近紫外光到近红外光的光谱范围。量子点标记作为一种高灵敏度的非同位素检测方法，被认
为是有机荧光标记染料的合适替代物。 1.2荧光量子点功能材料的合成及修饰方法 荧光量子点功能材料的合成方法有溶胶法、溶胶凝胶法、微乳液法、电化学沉积法、气相沉积法等[4]，其制备研究早期，普遍使用产量低、粒径分布特性差的气相沉积法或者是水溶液中的共沉淀法。经过不断发展，荧光量子点功能材料的合成从有机金属法过渡到水相合成法，再到目前较为常用的溶胶法。如今，量子点的合成技术在粒径分布、荧光量子的产率及一次合成的数量上都有了明显的突破。荧光量子点材料的发光性质不仅同其合成技术有关，而且还与其表面所修饰的分子的结构性质密切相关。在荧光量子点材料修饰具有特异性识别目标物的生物分子或者其他化合物时，就可以利用荧光量子点的荧光增强、荧光淬灭、氧化还原的性质与待检测的底物联系起来或者发生反应，进而将其用于目标物的分析。如将荧光量子点材料用不同的金属离子来修饰，以构建新型的传感材料。一般情况下，合成的荧光量子点因表面覆盖一层疏水的配体而难以直接应用于以水溶液为微环境的生物医学检测领域，需要对其进行一定的修饰才能使其具有水溶性。目前，已经存在多种修饰荧光量子点的方法，如包覆法、化学交换法、疏水相互结合法等。 2荧光量子点功能材料在生物医学工程中的应用 荧光量子点材料在生物医学、药学、环境检测、食品卫生和公共安全等领域均有广泛的应用。由于其应用领域较为宽泛，因此本研究主要讨论荧光量子点功能材料在生物医学中的应用。按照基于荧光量
荧光比率探针及其应用研究进展
７ 前 言 荧光比率技术是荧光分析中的一项重要技术。该技术在生物染色剂中，可被紫外线或蓝紫光（短波长光）激发而发射荧光的染料，称为荧光染料（荧光色素）。可被长波长光激发，这些荧光色素常称为荧光探针。荧光探针通常用于固定组织和细胞的染色，以及或活细胞中的应用， 此外还包括应用于体内荧光探针。 分子荧光探针按用途分类包括离子探针、极性探针、粘度探针、ＰＨ值探针、膜荧光探针、细胞活性探针、细胞器探针、位点特异性荧光探针等等。探针通过与分析物（如生命金属离子）进行结合后，引起荧光特性发生变化，通过测定荧光的激发波长、发射波长、荧光强度、峰位、荧光寿命、荧光量子产率和各向异性等，获得相关信息。 荧光方法测定中，荧光探针在与反应物结合后，出现激发或发射光谱移位的探针，可使用在两个不同波长测定的荧光强度比率进行测定，称为比率测量。因为通过二个选择性的波长的荧光强度变化可作为定量的依据， 通常指在波长范围内有荧光强度明显的变化。同普通荧光探针相比，比率测量探针可以被分为两部分。 一种是荧光比率效果是通过原来荧光谱的迁移。通常，这些迁移的背景是荧光探针激发态的电子转移。它被激发通过改变发色团同周围分子或原子交互作用的能量改变（溶剂化显色迁移），同外部电场的交互作用（电致显色迁移）和在发色团中的双电弛豫（双电弛豫迁移）。 另外一种结合探针，荧光谱包括２个或更多的谱带。通常，是这些谱带相对强度的改变，激发态同荧光探针发色团反应。这些反应在不连续的能量状态。 荧光比率探针及其应用研究进展 杨柳＊ ，郭成海，张国胜 （防化研究院第四研究所，北京 １０２２０５） 摘要 本文介绍了荧光比率探针，包括阳离子探针、阴离子探针、ｐＨ值探针、极性探针、氧化性和分子的比率测量探针的应用及近几年的研究进展。关键词 荧光分析，比率测量 ＊作者简介：杨柳（１９７５－），男，助理研究员，博士研究生，Ｅ－ｍａｉｌ：ｙａｎｇｌｉｕｊｉｎｊｉｎ＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 所以在初始和产物状态都随着能量转移而发射荧光。 荧光比率测定法可消除光漂白和探针负载和留存及设备因素（照明稳定性）引起的数据的失真。如阴离子探针可通过有机离子载体从细胞排除，如ＡＭ酯可被Ｐ糖蛋白多药载体排出荧光比率测定法可减少探针渗漏对实验结果的影响。探针与离子结合后，出现激发或发射光谱移位的探针可使用在两个不同波长测定的荧光强度比率校准，可克服由于离子浓度的变化而造成的荧光信号人工假象。 Ｂｒｉｇｈｔ等（１９８９）发现比率测量减少或消除几种决定因素的变化对测量荧光强度的影响，包括探针浓度、激发光的光路长度、激发强度、和检测效率。消除的人工假象包括光漂白、探针渗漏、细胞厚度、探针在细胞内（区室化作用引起）或不同细胞群之间（负载效率差异造成）的不均匀分布。 比率测量探针已经应用于不同的测量领域：离子探针（阳离子探针Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋，Ｚｎ２＋，Ａｇ＋等）阴离子探针（Ｃｌ－，ＣＮ－，Ｆ－等），膜探针、活性氧和一氧化氮探针，极性探针、ＰＨ值探针等等。 １应用比率测量的阳离子探针： 各种各样的阳离子在生命活动中起重要的作用， 如构成细胞和生物体某些结构的重要成分，参与并调节生物体的代谢活动等，荧光方法通常用来测定阳离子在生物体不同组织的含量和分布。阳离子比率测量探针也在不断发展。 １．１ Ｃａ２＋检测的比率测量探针： 探针与Ｃａ２＋结合后出现光谱移位的探针可进行比率测量。主要包括：Ｆｕｒａ－２、双－ Ｆｕｒａ－２、Ｆｕｒａ－４Ｆ、Ｆｕｒａ－５Ｆ、Ｆｕｒａ－６Ｆ、 ｉｎｄｏ－１、ｉｎｄｏ－５Ｆ、ｍａｇ－Ｆｕｒａ－２
量子点作为荧光探针在生物医学领域的研究进展
Hans Journal of Nanotechnology纳米技术, 2016, 6(1), 9-13 Published Online February 2016 in Hans. https://www.360docs.net/doc/d06785331.html,/journal/nat https://www.360docs.net/doc/d06785331.html,/10.12677/nat.2016.61002 Advances of Quantum Dots as Fluorescent Probes in Biological and Medical Fields Guolong Song, Xiangdong Kong* Institute of Biomaterials and Marine Biological Resources, College of Life Sciences, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou Zhejiang Received: Jan. 27th, 2016; accepted: Feb. 13th, 2016; published: Feb. 16th, 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/d06785331.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Quantum dots (QDs), three-dimensional (3-D) nanocrystals, possess a great deal of unique optical performances, such as wide excitation wavelength, narrow and symmetric emission wavelength, high quantum yield, long fluorescence lifespan, stable optical property. QDs can be used as fluo-rescent probes to label different components in biosystem, which contains tissues, cells, molecules and living animals imaging. A review on the advances of QDs as fluorescent probes in Biological and Medical fields is given in the paper. Keywords Quantum Dots, Biological Probes, In Vivo Imaging 量子点作为荧光探针在生物医学领域的 研究进展 宋国龙，孔祥东* 浙江理工大学生命科学学院，生物材料与海洋生物资源研究所，浙江杭州 收稿日期：2016年1月27日；录用日期：2016年2月13日；发布日期：2016年2月16日 *通讯作者。
量子点发光材料综述
量子点发光材料综述 1.量子点简介 1.1量子点的概述 量子点(quantum dot, QD)是一种细化的纳米材料。纳米材料是指某一个维度上的尺寸小于100nm的材料，而量子点则是要求材料的尺寸在3个维度都要小于100nm[1]。更进一步的规定指出，量子点的半径必须要小于其对应体材料的激子波尔半径，其尺寸通常在1-10nm左右[2]。由于量子点半径小于对应体材料的激子波尔半径，量子点能表现出明显的量子点限域效应，此时载流子在三个方向上的运动受势垒约束，这种约束主要是由静电势、材料界面、半导体表面的作用或是三者的综合作用造成的。量子点中的电子和空穴被限域，使得连续的能带变成具有分子特性的分离能级结构[1]。这种分离结构使得量子点有了异于体材料的多种特性以及在多个领域里的特殊应用。 1.2量子点的特性 由于量子点中载流子运动受限，使得半导体的能带结构变成了具有分子原子特性的分离能级结构，表现出与对应体材料完全不同的光电特性。 1.2.1 量子尺寸效应 纳米粒子中的载流子运动由于受到空间的限制，能量发生量子化，连续能带变为分立的能级结构，带隙展宽，从而导致纳米颗粒的吸收和荧光光谱发生变化[3]。这种现象就是典型的量子尺寸效应。研究表明，随着量子点尺寸的缩小，其荧光将会发生蓝移，且尺寸越小效果越显著[4]。 1.2.2 表面效应 纳米颗粒的比表面积为A m=S V =4πR2 4 3 πR3 =3 R ，也就是说量子点比表面积随着颗 粒半径的减小而增大。量子点尺寸很小，拥有极大的比表面积，其性质很大程度上由其表面原子决定。当其表面拥有很大悬挂键或缺陷时，会对量子点的光学性质产生极大影响[5]。 1.2.3 量子隧道效应 量子隧道效应是基本的量子现象之一。简单来说，即当微观粒子(例如电子等)能量小于势垒高度时，该微观粒子仍然能越过势垒。当多个量子点形成有序阵列，载流子共同越过多个势垒时，在宏观上表现为导通状态。因此这种现象又
量子点作为荧光离子探针应用的研究进展
Material Sciences 材料科学, 2016, 6(1), 95-101 Published Online January 2016 in Hans. https://www.360docs.net/doc/d06785331.html,/journal/ms https://www.360docs.net/doc/d06785331.html,/10.12677/ms.2016.61012 Advances of Quantum Dots as Fluorescence Ion Probes Guolong Song1, Yizhong Han1,2, Zhengyang Cui1, Xiangdong Kong1,2* 1Institute of Biomaterials and Marine Biological Resources, College of Life Sciences, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou Zhejiang 2The Key Laboratory of Advanced and Textile Materials and Manufacturing Technology of Ministry of Education, College of Materials and Textile, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou Zhejiang Received: Jan. 7th, 2016; accepted: Jan. 26th, 2016; published: Jan. 29th, 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/d06785331.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Quantum dots (QDs), a sort of quasi zero-dimensional (0-D) nanomaterials, possess numerous ex-cellent optical properties, such as wide excitation, narrow emission, strong intensity, long lifetime, and stable fluorescence etc. Therefore, QDs as fluorescence ion probes show many advantages like high sensitivity, simple instrument, excellent repeatability, and rapid spot detection. This paper reviews the recent advances of QDs as fluorescence ion probes in applications of detecting metal ions, anions, and small molecules etc. Keywords Quantum Dots, Ion Probes, Metal Ions, Anions 量子点作为荧光离子探针应用的研究进展 宋国龙1，韩义忠1,2，崔正阳1，孔祥东1,2* 1浙江理工大学生命科学学院，生物材料与海洋生物资源研究所，浙江杭州 2浙江理工大学材料与纺织学院，教育部先进纺织材料与制备重点实验室，浙江杭州 *通讯作者。
钙钛矿量子点的保护以及荧光传感应用
钙钛矿量子点的保护以及荧光传感应用 卤化铅钙钛矿是近年来兴起的半导体材料,由于其在光伏电池中的出色性能(光电转化效率超过20%)被研究者广泛关注。和传统的镉基量子点相比,钙钛矿纳米晶具有优秀的光学性质,例如高荧光量子产率(最高达100%),覆盖整个可见光区的可调发射光谱(从400-700 nm),相对低温的合成途径(从室温至150 ℃)等。 这些优越的特性使钙钛矿量子点在光电器件领域具有潜在的应用价值,例如太阳能电池/发光二极管/光泵浦激光/光检测器等。然而,钙钛矿量子点对湿度、氧气、极性和非质子溶剂以及热分解的不稳定性,影响了它们的进一步研究和分析方面的应用。 本论文共四章。第一章,文献综述。 主要介绍了钙钛矿量子点研究的发展过程,包括钙钛矿量子点的合成方法,光物理化学性质,稳定性的影响因素,现有的稳定方法,以及在光电和传感等方面的应用,并提出本论文的研究思路及其意义。第二章,利用研磨法制备有机无机杂化钙钛矿材料,探索其在湿度荧光传感的应用。 研究工作考察了其湿度传感的灵敏度和检测限,通过耦合红色荧光化合物,获得了一种比色型的荧光湿度传感器,达到了肉眼分辨湿度的效果,实验还考察了该传感器的稳定性。第三章,利用分子晶体苯甲酸作为包埋钙钛矿量子点的基质,不需要配体交换,进行量子点在苯甲酸晶体中的嵌入。 通过稳定性试验,考察晶体本身致密的结构对量子点的稳定性的影响。利用透射电子显微镜和激光共聚焦倒置荧光显微镜,观测量子点在苯甲酸晶体内部的分布。
通过荧光光谱和荧光寿命、荧光量子产率的测量,研究包埋量子点前后的光学性质特别是荧光性质的变化。实验利用这种复合晶体进行了暖白光LED的构建。 第四章,利用CsPbBr3NC量子点,通过固态阴阳离子的一步交换,获得了分散在KC1表面的CsPbC13-MnNC。利用KC1的多晶体软塑性成形的性质,通过压片成型,获得了具有橙红色荧光且发光可调的固态发光材料。 利用电感耦合等离子体质谱和荧光寿命的测量,证明了 Mn的掺杂。由于CsPbC13至Mn的能量转移效应,获得了强荧光的Mn发射,并用于光致发光的LED 颜色转换层。
荧光探针在蛋白质研究中的应用
第13卷 第3期1998年6月荧光探针在蛋白质研究中的应用 Ξ王守业 余华明 张祖德 刘清亮 (中国科技大学化学系 合肥230026) 大学化学 摘要 荧光探针技术是研究蛋白质在水溶液中构象的一种有效方法。利用它可以测定蛋白 质分子的疏水微区内两基团的距离以及酶与底物结合过程中蛋白质构象的变化等。本文综述了荧光探针技术在蛋白质研究中的一些进展。 一、 引言 荧光探针技术是利用物质的光物理和光化学特性,在分子量级上研究在溶液中蛋白质构象的一种方法。该方法的最大特点是具有高度的灵敏性和极宽的动态响应范围。荧光探针物质之所以可被用来研究蛋白质的构象,主要是因为其具有特殊的光物理性质,如在不同极性介质中有着不同的光谱特性(即不同的峰值波长),不同的荧光量子产率和荧光寿命等。因此,测定荧光探针物质和蛋白质分子结合后荧光峰波长、位移及量子产率的变化,就可探知其所处微环境的极性及其他有关性质。利用荧光探针技术研究蛋白质在溶液中的构象有两种方法:一种是测定蛋白质分子的自身荧光,即“内源荧光”,另一种是利用荧光探测剂,即“外源荧光”。若引人的荧光探测剂为有机分子,则该分子叫做有机荧光探针;若引入的荧光探测剂为稀土离 子(如铽(Ⅲ)、铕(Ⅲ )等),则该离子叫做稀土离子荧光探针。 二、 荧光探针的某些光物理和光化学特征 1. 有机荧光探针的某些特征 最常用的有机荧光探针物质有12苯胺基萘282磺酸(ANS ),22对甲胺萘262磺酸(2062TNS )和12N 0N 2二甲胺基萘252磺酸(1052DNS )(dansyl acid ),其结构如图1:θθSO -3 N θH θθSO -3N H θ H 3C θθS O O Cl N H 3C CH 3 1,82ANS 2,62TNS 1,52DNS 2Cl 图1 1082ANS,2062TNS 和1052DNS 2Cl 的结构 这些化合物在水溶液中基本不发荧光,量子产率低(低于0.1),但在非极性溶剂中,其量子产率大增,荧光峰蓝移,且能和许多蛋白质结合。这种探针分子溶液的荧光光谱因溶剂极 Ξ本文为国家自然科学基金资助项目。
荧光量子点
荧光量子点探针在生物医学中的应用进展 杨冰冰1302班2013113010222 【摘要】量子点(半导体纳米微晶体)作为一种新型荧光探针,在生物医学领域中应用已引起国内外科学工作者的极大关注。文章主要概括了荧光量子点在活细胞荧光标记及组织光学成像、肿瘤细胞示踪及检测、荧光免疫分析和微生物学等方面的应用。 【关键词】荧光量子点探针生物标记 量子点(quantumdots,QDs)又称半导体纳米微晶体,是一种由0族元素组成的能够接受激发光产生荧光的半导体纳米颗粒,其颗粒直径一般约为1~100nm。由于其具有独特的量子尺寸效应和表面效应,表现出优良的光谱特征和光化学稳定性,许多科学工作者已经尝试着将其应用于生物学领域,并且取得了一定的进展。本文将主要评述荧光量子点探针在生物医学中的应用进展。 一，活细胞荧光标记及组织光学成像 细胞或细胞组分成像的标准方法是用荧光物质对相关部位进行标记,量子点作为纳米尺寸的晶体,有着独特的光化学和光物理学特性,使其不仅适合单分子成像,也可以进行组织整体的成像研究。Chen 等首次报道了将量子点与标记分子复合物通过转染进入细胞核,在实验中他们将量子点与SV40(猴病毒40)大的T抗原核定位信号(NLS)结合,并经转染进入活细胞,通过荧光成像系统监测到复合物从细胞质到细胞核的运动过程。这一工作首次将量子点用于细胞核中进行长时程生物现象观测,提供了一种新的无细胞毒性成像技术。Wu等证明
了量子点标记抗体能特异地识别亚细胞水平的分子靶点。他们用量子点标记的羊抗鼠IgG作为二抗,结合抗Her2单克隆抗体,观察到了乳腺癌细胞表面的Her2。用抗生物素蛋白交联具有不同发射光谱特征的量子点,配合生物素标记的二抗和特异性单抗,不仅能同时识别细胞表面的Her2和核抗原,也能同时识别胞浆微管蛋白和核抗原。与有机荧光染料Alexa488比较,量子点发射的荧光较强而且不被激发光淬灭。Jaiswal等基于量子点荧光的稳定性,用DHLA包被的量子点与活细胞于37e共孵育,观察到量子点通过内吞作用进入细胞,也观察到交联生物素的量子点进入生物素化的细胞。进入细胞的量子点不影响细胞的形态和生长,培育12d还可看到细胞内的量子点荧光。Lidke 等应用QDs的荧光示踪EGF与其受体erbB1的结合和信号转导过程,直接实时动态观察到一个信号分子与细胞膜结合通过细胞丝足、胞吞内化,以及与erbB2、erbB3相互作用的全过程,直观显示了癌细胞信号转导的过程,这表明QDs为研究活细胞内的信号传递及其分子机制开辟了一条新的途径。 二，肿瘤细胞示踪及检测 将基于量子点荧光探针建立的光学成像技术应用于肿瘤的早期诊断有着巨大潜力,这是一项灵敏的、非电离性、花费相对便宜的技术。Nida等将量子点连接的表皮生长因子受体与抗生长因子抗体形成共轭对来探测宫颈癌前期生物学标志物,结合光学成像技术,显示宫颈癌在分子水平的变化,有助于肿瘤的早期诊断。Kim等将近红外QDs以4.0@10-7mol/L的浓度分别注射入小鼠前爪及猪腹股沟皮下,
荧光探针的发展和应用
Supplementary materials for: Perylene diimide based “turn-on” fluorescence sensor for detection of Pd2+ in mixed aqueous media Hai-xia Wang a, b,*, Yue-he Lang a, Hui-xuan Wang a, Jing-jing Lou a, Hai-ming Guo a, b, Xi-you Li c,* a School of Chemistry and Chemical Engineering, Key Laboratory of Green Chemical Media and Reactions of Ministry of Education, Henan Normal University, Xinxiang 453007, China b School of Environmental Science, Henan Normal University, Xinxiang 453007, China email: hxwang5270@https://www.360docs.net/doc/d06785331.html, (H. Wang) c School of Chemistry an d Chemical Engineering, Shandong University, Jinan 250100, China email: xiyouli@https://www.360docs.net/doc/d06785331.html, (X. Li) Contents Page S1: Title of the paper, authors along with the contents. Page S2-S4: Copy of the 1H and 13C NMR spectra of PDI-1, PDI-2 and PDI-3. Page S5:Photophysical properties of PDI-1, PDI-2and PDI-3derivatives in different solvents at room temperature; Fluorescence spectra change of PDI-2and PDI-3 upon addition of different metal(8.0 equiv) ions; UV-vis spectra of PDI-1 (6.0 μM) in the presence of different metal ions (8.0 equiv). Page S6: Job’s plots in DMF/H2O (v/v, 7/1) and acetonitrile; Fluorescence spectra changes of PDI-1 (5.0 μM) in the presence of Pd2+in acetonitrile and chloroform;ESI mass spectra of PDI-1 in the presence of 1.0 equiv PdCl2 in CH3CN. Page S7: Job’s plots of PDI-1 (5.0 μM)in the presence of Pd2+in chloroform; Influence of pH on fluorescence intensity of PDI-1 (5.0 μM) in the absence and presence of 1.0 eq Pd2+; Benesi-Hildebrand analysis results.
量子点在荧光分析中的应用
量子点在荧光分析中的应用 量子点(Quantum Dots，QDs),即半径小于或接近于激子玻尔半径的半导体纳米晶粒，也称为半导体纳米颗粒。它的直径只有1~10nm，因此存在特殊的物理性质，如量子尺寸效应、表面效应等，表现出优良的纳米效应。它的激发光谱宽且连续分布、发射光谱窄而对称、发射光稳定性强，不易发生光漂白，通过改变粒子的尺寸和组成可获得从UV到近红外范围内的任意点的光谱，因此相对传统有机荧光试剂具有无可比拟的优越性。由于量子点具有上述独特的性质，自20世纪70年代末，它就在物理学、材料科学、化学及电子工程学等方面引起广泛的关注。近年来，随着制备技术的不断成熟与荧光量子产率的不断提高，有关量子点在荧光分析中的应用研究取得了重要进展。 1. 量子点的尺寸及其结构 量子点是一种零维的纳米材料。所谓零维的纳米材料是指当半导体材料从体相逐渐减小至一定临界尺寸(典型直径尺寸为1~10nm，可以抽象成一个点)以后，材料的特征尺寸在三个维度上都与电子的德布罗意波长或电子平均自由程相比拟或更小，电子在材料中的运动受到了三维限制，也就是说电子的能量在三个维度上都是量子化的，结构和性能也随之发生从宏观到微观的转变，称这种电子在三个维度上都受限制的材料为零维的纳米材料，即量子点。它主要是由II-IV族元素(如CdSe，CdTe，CdS，ZnSe等)和III-V族元素(如InP，InAs等)组成的纳米晶体。 量子点的结构一般包括核（core）、壳（shell）两个部分。核，一般使用CdSe、CdTe或者InAs等作为材料，其尺寸的大小及其晶格生长情况主要决定了其光学性质（包括发射波长和荧光量子产率）。壳是具有不同禁带宽度(通常是更宽禁带宽度)的其它材料，或者也可是真空介质。合适厚度的壳结构可以进一步提高量子点的荧光量子产率，而且外层的壳可以将核与外界隔绝而保护核，同时还可以为进一步的表面化学修饰提供良好的基底条件（如图1所示）。一般金属化合物/有机相合成得到的量子点表面会覆盖一层油相的TOPO表面活性剂分子，在生物应用之前，需要使用亲水性分子取代TOPO或使用两亲性分子在TOPO外包裹，使量子点具有水溶性。
一种基于量子点荧光微球的高灵敏度免疫层析技术初步研究
学校代码：10270 学号：072200928 硕士学位论文 论文题目一种基于量子点荧光微球的高灵敏度 免疫层析技术初步研究 学院生命与环境科学学院 专业生物化学与分子生物学 研究方向纳米检测技术 研究生姓名白亚龙 指导教师魏新林王元凤 完成日期 2010年4月
论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中做了明确的声明并表示了谢意。 作者签名：日期： 论文使用授权声明 本人完全了解上海师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其它手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。 作者签名：导师签名：日期：
上海师范大学硕士学位论文摘要 摘要 量子点具有宽的吸收峰，窄而对称的发射峰，且发射峰（即发光颜色）随尺寸可调，以及较高的荧光强度、较强的抗光漂白能力等特点，与传统有机染料相比具有更优越的性能，是一种极具潜力的荧光探针制备物。近年来在生物与医学免疫检测方面得到飞速的发展，同时，在食品安全检测方面也不断渗透漫延。因其具有优越的光学性能，有望突破胶体金免疫层析检测，制备出更为灵敏的量子点免疫层析快速检测试纸条。 本项工作围绕量子点的免疫检测体系，主要开展以下方面的研究： 1. 制备MPA稳定的水溶性CdTe量子点，探讨了最佳的合成条件，随着回流时间的延长，得到一系列由绿色过渡到红色的CdTe量子点，并对不同时间取得的样品进行了紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、TEM等表征。对其纯化和稳定性能也做了相应的探讨，发现透析不适合量子点纯化，体系pH8-10有利于量子点的稳定。 2. 以红色CdTe量子点作为代表，小鼠IgG作为模式抗体，用免疫层析法探讨了量子点与抗体的最佳偶联方式，先后对比了直接偶联、EDC与NHS单独最为偶联剂、EDC 与NHS混合作为偶联剂这三种方法制备量子点探针，免疫层析结果显示EDC与NHS 混合作为偶联剂（质量比3：4）制备得到的探针具有优越的性能。直接偶联与以NHS 作为偶联剂制备的探针性能较差，不适合实际应用。 3. 为了得到更高荧光强度的荧光粒子，从两个方面入手提高量子点荧光强度：第一，制备核壳型量子点以期提高量子点荧光强度；第二，制备CdTe@SiO2纳米粒子以期提高单个纳米粒子的荧光强度。通过实验结果来看，水相制备的核壳型纳米粒子荧光强度并未得到改善，反而降低。反相微乳液制备的CdTe@SiO2纳米粒子因为实验试剂等影响，荧光强度大幅度下降，更不适合于检测分析用。 4. 制备高强度的SiO2/CdTe纳米粒子，用反相微乳液或史道伯法合成50-500 nm的二氧化硅纳米粒子，用硅烷偶联剂APTES使其氨基化，然后用偶联剂EDC与NHS将其与CdTe量子点偶联，制备得到高强度的荧光微球。 5. 经过一系列优化实验，以小鼠IgG与羊抗小鼠互为抗原抗体组装荧光微球免疫层析体系，经过与胶体金免疫层析对比，初步判断灵敏度比胶体金免疫层析体系高4-20倍。 关键词：CdTe量子点；偶联；抗体；探针；二氧化硅；免疫层析
荧光探针
荧光探针(fluorescent probe)在化学传感、光学材料及生物检测和识别等领域得到了广泛的应用，并成为实现上述功能的一种主要的技术手段。但以传统的有机荧光染料为主的荧光探针在应用中也存在一些难以克服的缺陷。最近，无机发光量子点、荧光聚合物纳米微球、复合荧光二氧化硅纳米粒子等荧光纳米探针的相继出现，在一定程度上克服了传统有机荧光试剂的缺陷，为生物分析提供了新的发展领域，成为了近年来研究的热点，在此我想作一简单介绍，希望能起到抛砖引玉的作用，如果大家觉得我有什么地方说错的话，欢迎批评指正！让我也从中受益！ 1、荧光纳米粒子的分类 荧光纳米粒子是指可以发荧光的半导体纳米微晶体（量子点）或将荧光团(Fluorophore)通过包埋、共价键连接以及超分子组装等方式引入有机或无机纳米粒子中，并让纳米粒子承担有机小分子荧光染料的检测、标记等功能。与传统的荧光染料相比，荧光纳米粒子具有更高的亮度和光稳定性，也能更加容易地实现水分散性和生物相容性。另外，随着纳米制备技术的进一步提高，对纳米粒子的尺度的精确控制及对粒子功能化手段的日臻完善，这在很大程度上使荧光纳米粒子满足了化学传感器、生物探针等领域的要求。目前荧光纳米粒子主要有无机发光量子点、荧光高分子纳米微球、复合荧光二氧化硅纳米粒子三大类。 1.1.量子点 量子点(quantum dot, QD)又可称为半导体纳米微晶体，是由数百到数千个原子组成的无机纳米粒子，是一种由II-VI 族或者III-V 族元素组成的纳米颗粒。目前研究较多的主要是CdX(X = S、Se、Te)。量子点粒径很小，它们的电子和空穴被量子限域，连续能带变成具有分子特性的分立能级结构，因此光学行为与一些大分子很相似，可以发射荧光。量子点的体积大小严格控制着它的光谱特征。量子点的晶体颗粒越小，比表面积越大，分布于表面的原子就越多，而表面的光激发的正电子或负电子受钝化表面的束缚作用就越大，其表面束缚能就越高，吸收的光能也越高，即存在量子尺寸效应，从而使其吸收带蓝移，荧光发射峰也相应蓝移。可见，相对于其他传统的荧光染料而言，量子点由于其量子尺寸效应，粒径不同或组成材料不同即可发射不同颜色的荧光。由于量子点潜在的应用前景，研究者在量子点的制备方面展开了一系列的研究。 目前，量子点的制备方法根据其所用材料的不同，有以下两种方法：一、在有机体系中采用胶体化学方法以金属有机化合物为前体制备量子点，二、在水溶液中直接合成。在有机体系采用胶体化学方法制备量子点的研究中，Bawendi等将金属有机化合物注射入热的有机溶剂中，在高温下制备出具有单分散性的CdSe量子点。后来，人们使用无机物来钝化颗粒表面，发展了核壳结构的量子点。peng等人以CdO或Cd(Ac)2为原料，在一定条件下与S、Se、Te的储备液混合，一步合成了性能良好的CdS、CdSe、CdTe量子点。Nie等以此法合成了CdSeTe量子点，其荧光发射最大的波长为850 nm，量子产率高达60%。该法不但克服了先前合成方法中需要采用(CH3)2Cd作为原料的缺点，而且所合成的量子点荧光量子产率高、尺寸分布窄、波长覆盖范围广。此外，Reiss等人在Peng的基础上以CdO为前体在HDA-TOPO混合体系中合成CdSe，然后以硬脂酸锌为锌源，在CdSe的表面包覆一层ZnSe，首次合成了CdSe/ZnSe核壳结构的量子点，荧光量子产率高达85%。另外，也有研究者采用在水溶液中进行量子点的合成，Weller等人以六偏磷酸钠及巯基乙酸、巯基乙胺等巯基化合物为稳定剂，以Cd(ClO4)2?6H2O为镉源合成了水溶性的CdS、CdSe、CdTe量子点。该法操作简单、可制备的量子点种类多、所用材料价格低、毒性小，且量子点表面修饰有可直接与生物分子偶连的羧基或氨基等官能团。然而，采用在水溶液中合成量子点的方法存在着量子产率不高、尺寸分布较宽等缺点。所以，目前人们仍较多的采用在有机体系中进行量子