CdSe 基核壳结构量子点的制备及生

CdSe基核壳结构量子点的制备及生物标记应用

周海峰1，周娟2，张兴双1，孔鹏1，余志超1，周广军1,*

(1.山东大学晶体材料国家重点实验室，山东济南250100;2.济南军区联勤部疾病预防控制中心，山东济南

250014）

摘要：本文利用有机相高温热分解合成方法制备了高效CdSe/ZnSe及CdSe/ZnSe/ZnS核壳结构量子点，并利用TEM 透射电镜、荧光光谱、吸收光谱进行了表征。然后以巯基乙酸为稳定剂在碱性条件下将量子点转移到水相。最后，利用合成的水溶性量子点对大肠杆菌O-157进行了标记，并利用荧光显微镜进行了表征。结果表明，利用该法成功制备的核壳结构量子点有极均匀的尺寸，良好的分散性。以小分子巯基乙酸为活性剂，在不增加量子点尺寸，保持高亮度的前提下将量子点成功转移到水相并用于E.Coli O-157的标记，为量子点作为荧光探针用于微生物检测提供了科学的依据。

关键词：量子点；生物标记；CdSe/ZnSe/ZnS；热分解法

Preparation of CdSe/ZnSe/ZnS Core-Shell QDs and Its Application in Biological

Labeling

ZHOU Haifeng1，ZHOU Juan2,ZHANG Xingshuang1，KONG Peng1，YU Zhichao1,ZHOU Guangjun1,* (1．State Key Laboratory of Crystal Materials,Shandong University,Jinan250100，China;2.Center for Disease Prevention and

Control of Jinan Military Command,Jinan250014,P.R.China.)

Abstract:This paper describe a systematic method for the growth of CdSe/ZnSe and CdSe/ZnSe/ZnS core/shell quantum dots (QDs)and their preliminary usage as uorescence probes for biological imaging.First,high temperature soft colloidal chemical method was applied to preparing high luminescent CdSe/ZnSe core/shell quantum dots that glow red.To covalently attach the nanocrystals to E.Coli,QD phase transfer protocol that using ligand exchange with mercaptoacetic acid in an alkaline solution was carried out.TEM characterization,emission spectra and absorption spectrum proved good size distribution,good dispersibility and high photoluminescence intensity.Then water-soluble QDs were used to label E.Coli O-157and the presence of the QDs on the bacteria surface was confirmed by confocal fluorescent microscopy characterization.The study demonstrates the applicability of our technique to studies of medical inspection and provides good example of nanotechnology applications in the food industry.

Keywords:quantum dots；biological labeling；CdSe/ZnSe/ZnS；fluorescent method

量子点(quantum dot,QD)是一种由Ⅱ～Ⅵ族或Ⅲ～Ⅴ族元素组成的稳定的、溶于水的、尺寸在1～10 nm之间的纳米晶粒。量子点接受激发光后能够产生荧光，与传统的有机荧光染料相比，量子点具有荧光量子产率高、激发光谱范围宽、发射光谱范围窄、抗光漂白性强、空间兼容性好、荧光强度及稳定性高等优良特性[1-5]。尤其是抗光漂白性，由于传统的有机染料在高的细胞自发荧光背景下荧光强度变弱，低的光漂白阈值使长期的跟踪观察难以实现，而发光量子点具有长的抗光漂白周期，这就便于长时间连续成像跟踪生命过程成为可能，且成像的对比性很好。所以在抗光漂白性方面量子点有很大的优越性。高效荧光量子点亮度的提高也使荧光免疫检验法对浓度的要求大大降低，一些报道甚至观察到了样品的闪烁，即单个量子点发出的光被捕捉到，那么在极限情况下每个目标分子标记一个量子点即可进行标记，这就使高效荧光量子点用于食源性病原微生物检测时具有极其低的检出浓度[3]。核壳结构发光量子点又以其独特的稳定性，低毒性和增强的发光性能，在生物标记方面拥有独特的优势。

肠出血性大肠杆菌（Enterohaemorrhagic Escherichia coli,E.Coli，EHEC）O-157:H7于1982年在美国被首次发现，此后在世界各地散发或地方流行：1996年在日本大阪地区发生流行，患者逾万，死亡11人；此后在1999—2000年在中国江苏、安徽等地发生了多起食源性感染O-157:H7事件，导致l77人死亡[6]。据WHO估计，1982—2005年美国每年有250人死于O-157∶H7感染，其中尤以15岁以下的儿童发病率高[7]。世界卫生组织已将O157:H7列为新的食源性病原菌。O-157:H7的感染因具有暴发流行趋势、强烈的致病性与致死性以及抗生素治疗可能会加剧病情等特点，已成为全球性的公共卫生问题，因此对该菌进行有效的防控研究成为当前亟需解决的问题，对其标记和快速检测的研究有着重要的临床意义[8]。

由于有机相制备的量子点具有疏水性，不能分散在水溶液中，这就阻碍了其在生物标记方面的应用。目前，研究较多的有利用亲水性有机大分子包覆量子点，从而转移到水相的方法；或者通过在量子点表面包覆一层二氧化硅而实现到水相的转移的方法。但是，他们有个共同的缺点，即转移后量子点尺寸将大大增加，这就使量子点的部分优势丧失。动物模型研究显示，颗粒尺寸在5nm以内时能通过尿液快速排出体

基金项目：国家自然科学基金项目（50972081）；全军医学科技“十二五”面上项目（CWS11J243）.

作者简介：周海峰，男，山东巨野人，硕士生。

通信作者：周广军（1968–），男，山东巨野人，教授，博士，硕士生导师。

邮箱：gjzhou@