疾病診斷用功能化量子點(diǎn)熒光探針的研究.pdf

1、量子點(diǎn)(quantum dots，縮寫(xiě)為QDs)，又叫做半導(dǎo)體納米晶，由于其獨(dú)特的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本文通過(guò)對(duì)所制備的親油性量子點(diǎn)的表面改性，將其親水性化，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)耦聯(lián)生物大分子，制備特異性量子點(diǎn)熒光探針，用于疾病的診斷。具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1.通過(guò)高溫油相法制備出尺寸均一、單分散性好且有較高結(jié)晶度的CdSe量子點(diǎn)。各種不同的CdSe量子點(diǎn)的熒光發(fā)射波長(zhǎng)范圍為535nm-580nm，粒

2、徑范圍為2.8nm-4.37nm，熒光發(fā)射半峰寬范圍為23-29nm，量子產(chǎn)率最高可達(dá)73％。分別研究了反應(yīng)時(shí)間，配體種類及用量等對(duì)量子點(diǎn)光學(xué)性能的影響。紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV-Vis)，熒光分光光度計(jì)(PL)表征結(jié)果表明：隨著反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)，CdSe量子點(diǎn)的吸收和發(fā)射光譜發(fā)生紅移，粒徑逐漸增大。繼而又采用連續(xù)離子層吸附反應(yīng)(SILAR)對(duì)親油性CdSe量子點(diǎn)進(jìn)行表面包覆改性，制備出多種不同的核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)，并通過(guò)UV-Vis，PL

3、，場(chǎng)發(fā)射透射電子顯微鏡(HRTEM)，X射線粉末衍射儀(XRD)研究包覆前后量子點(diǎn)的光學(xué)性能，型貌，粒徑及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明，包覆后各種不同的核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)的吸收和發(fā)射光譜出現(xiàn)明顯紅移，最大的熒光發(fā)射波長(zhǎng)為640nm，熒光發(fā)射半峰寬范圍為30nm-40nm，量子產(chǎn)率從改性前的0.1左右可提高到0.688。在此基礎(chǔ)上，制備了含CdS和ZnS合金殼層的量子點(diǎn)，既最大限度的提高量子產(chǎn)率(0.5-0.7左右)，又有效的控制熒光發(fā)射峰半峰寬(30

4、nm-36nm)。
　　 2.通過(guò)表面配體交換，雙親性高分子自組裝，超聲乳化改性以及二氧化硅包裹對(duì)親油性量子點(diǎn)進(jìn)行親水性改性。結(jié)果表明：配體交換改性簡(jiǎn)單易行，但產(chǎn)品的膠體穩(wěn)定性差，熒光效率較低；雙親性高分子自組裝改性工藝簡(jiǎn)單，但純化較難且繁瑣；超聲乳化方法改性簡(jiǎn)單易行，且產(chǎn)品純化簡(jiǎn)單，離心即可，但所制備的顆粒較大且不均勻；二氧化硅包裹改性工藝成熟，制備的產(chǎn)品呈單分散，粒徑較小，但制備周期較長(zhǎng)。實(shí)驗(yàn)中還對(duì)不同結(jié)構(gòu)和組成的量子點(diǎn)經(jīng)過(guò)

5、二氧化硅改性后的熒光性能做了系列研究，結(jié)果表明，具有多層殼的親油性量子點(diǎn)二氧化硅改性后更具穩(wěn)定性和較高的熒光效率。不同的改性方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)于不同的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用可以采取相應(yīng)的親水性改性方法。
　　 3.利用自制的量子點(diǎn)制備了兩種擬用于生物檢測(cè)的量子點(diǎn)熒光微球：(1)采用溶脹法成功制備出多種量子點(diǎn)聚苯乙烯(PS)熒光編碼微球；熒光顯微鏡及熒光分光光度計(jì)檢測(cè)結(jié)果說(shuō)明：核殼結(jié)構(gòu)量子點(diǎn)對(duì)PS微球染色效果要優(yōu)于CdSe核量子點(diǎn)；通過(guò)調(diào)節(jié)

6、溶脹時(shí)間可以獲得不同強(qiáng)度編碼的熒光微球。
　　 4.采用超聲乳化和二氧化硅包裹的方法制備熒光磁性多功能納米顆粒。TEM表征結(jié)果表明，超聲乳化方法制備的熒光磁性納米顆粒粒徑在200nm左右，粒徑分布較寬；二氧化硅包裹的熒光磁性納米顆粒粒徑較小，40nm左右，且呈單分散。二者均借助光電子能譜(EDX)證明量子點(diǎn)和磁性納米顆粒均被成功包載。實(shí)驗(yàn)中還研究了熒光效率和磁響應(yīng)性之間的平衡，以保證在較高熒光效率的同時(shí)具有較好的磁響應(yīng)性。

7、>　　 5.將親水性量子點(diǎn)與生物大分子(如抗體)耦聯(lián)，制備特異性熒光納米探針，用于液相生物芯片檢測(cè)。在羧基化聚苯乙烯微球表面通過(guò)耦聯(lián)抗原分子致敏，再與所制備的特異性熒光量子點(diǎn)納米探針發(fā)生抗原抗體反應(yīng)，以檢測(cè)特定抗原。
　　 6.制備多色親水性量子點(diǎn)用于高通量生物檢測(cè)。將兩種顏色的親水性量子點(diǎn)耦聯(lián)相應(yīng)的抗體，加入到預(yù)先包被相應(yīng)抗原的聚苯乙烯96孔板，發(fā)生免疫反應(yīng)。結(jié)果表明，混合抗原樣品的孔內(nèi)能觀察到兩種顏色的熒光信號(hào)，說(shuō)明多色量

8、子點(diǎn)熒光探針能夠用于高通量生物檢測(cè)領(lǐng)域。
　　 7.量子點(diǎn)熒光納米探針用于禽流感病毒的檢測(cè)。將親水性量子點(diǎn)與禽流感多克隆抗體耦聯(lián)，制備出對(duì)禽流感病毒具有特異性識(shí)別的熒光探針。結(jié)果表明，量子點(diǎn)熒光探針能有效檢測(cè)禽流感病毒，檢測(cè)快速且靈敏，適合在出入境口岸的快速檢測(cè)。
　　 綜上所述，本文將納米技術(shù)與疾病診斷技術(shù)相結(jié)合，采用具有特異性識(shí)別能力的量子點(diǎn)作為生物檢測(cè)的熒光納米探針用于疾病診斷的前期研究，充分利用量子點(diǎn)本身優(yōu)越的熒