绿色低毒荧光纳米材料的合成及应用研究

发布时间：2020-06-17 15:16

【摘要】：纳米材料,又称超微颗粒,是指尺寸在1-100 nm间的粒子,具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等特点,广泛的应用于性能检测技术及扫描探针技术,而量子点作为一种准零维的半导体纳米晶,更是具有优良的光电性质,兼具荧光量子产率高、化学稳定性与光稳定性高、生物相容性好、激发光谱宽、发射光谱窄等特点,被公认为是一种理想的新兴纳米荧光探针,处于研究的热门和发展时期。碱性磷酸脂酶(ALP)在生物体的正常生长中起着非常重要的作用。科学研究表明,其含量在人体内的高低将严重影响着人们的健康,一旦指标异常,就会导致人类出现如肾炎、佝偻病和贫血等健康问题。之前传统检测ALP的方法有电化学法、化学发光法、比色法、色谱法和分光光度法等,但是这些方法要么需要复杂且昂贵的实验仪器,要么需要较繁琐的实验步骤或化验时长,都无法达到绿色环保和快速检测的要求。近年来,荧光检测法正逐渐取代传统的检测方法,本论文以制备绿色低毒荧光纳米材料为根本目标,围绕生物相容性好且高性能的量子点生物探针为主题,成功制备出了 Si量子点和C量子点,利用其荧光淬灭效应,探究其在定量检测生物酶方面的应用,并结合“分子模板印记技术”,通过反胶束方法制备出了尺寸更容易调控、分散性更好、球形形貌更易控制的荧光复合材料,针对酶促反应对物质进行定量测试,拓宽了检测的种类范围及应用思路。主要研究内容如下:(1)Si量子点及其复合材料的制备和对ALP检测的可行性研究:本部分实验介绍了一种合成Si量子点的新方法,并且经过一系列的表征和测试,充分证明了其可以很好地应用于ALP的快速检测。实验使用柠檬酸钠和丙烯酸作为基础试剂,以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APS)作为硅源,通过一步水热法合成了亲水性的Si量子点,并且通过调节丙烯酸的用量来调控荧光颜色,制备出了可以发射蓝色和绿色两种荧光颜色的Si量子点。此外,基于Si量子点对ALP酶促反应的荧光淬灭效应,在碱性缓冲液中,Si量子点的荧光强度与ALP的含量在一定范围呈现了很好的线性规律,检测范围为2U/L-7500U/L,最低检测限为1U/L。同时,当激发波长固定为350 nm时,溶液反应系统的荧光颜色会随着ALP含量的增加而逐渐改变,可以初步实现对ALP的可视化检测。(2)C量子点及其复合材料的制备和对ALP检测的可行性研究:本部分实验通过表面功能化设计法,在成功制备了可以发射蓝色荧光的C量子点基础上,运用“分子模板印记技术”制备出了具有高选择性、高密度模板位点的CDs@4-NP@Si02复合材料,解决了 C量子点尺寸小、不易调控、表面修饰困难等问题,探究了其作为生物传感器快速检测ALP含量的可行性:在最佳合成及测试条件下,ALP在100-2000 U/L浓度范围内与复合材料CDs@4-NP@Si02的荧光强度呈线性关系,其线性方程为:y =-1.08 x +333.5,线性相关系数R2= 0.996,最低检测限为0.8 U/L。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;O657.3
【图文】：

电致化学发光,现象

§：｜邋ＡｌＡｔ－ｔ逡逑‘ｒｉ逦／邋ＶＩ逦Ｖ逡逑］＼邋ｍｉｍｔ＼］逦＼逦ｍ逡逑１逡逑瞻挏灥逡逑图１－１碳量子点在稀溶液中的紫外与可见光吸收和荧光能谱逡逑Ｆｉｇ．邋１－１邋ＵＶ－ｖｉｓ邋ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ邋ａｎｄ邋ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ邋ｅｎｅｒｇｙ邋ｓｐｅｃｔｒａ邋ｏｆ邋ＣＤｓ邋ｉｎ邋ｄｉｌｕｔｅ邋ｓｏｌｕｔｉｏｎ逡逑通过电化学氧化石墨棒得到的碳量子点（粒径约为２邋ｎｍ）在电压为－１．５？１．８邋Ｖ间扫逡逑描可观察到电致化学发光现象［２４］（如图１－２所示）。逡逑６００邋’逡逑！：、逡逑°－１．５邋－１．０邋－０，５邋０．０邋０．５邋１．０邋１．５逦２．０逡逑图１－２碳量子点的电致化学发光现象逡逑Ｆｉｇ．邋１－２邋Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ邋ｏｆ邋ＣＤｓ逡逑研究表明，碳量子点之所以能发射荧光，是因为其表面发射能量阱具有量子限域逡逑效应，而且，高值的荧光量子产率也是由于碳量子点尺寸小，而不是因其表面缺陷［２５］。逡逑近期的研究表明，ＣＤｓ在近红外光（ｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄ，ＮＩＲ）的激发下能发出荧光［２６］，而逡逑ＮＩＲ光可透过生物组织，因此说明碳点在纳米生物纳米技术领域中具有应用价值。同逡逑时，ＣＤｓ的荧光在水溶液中会被电子受体或者电子给体猝灭，表明ＣＤｓ既是电子给体，逡逑又是电子受体［２７］。ＣＤｓ的这种在光的引发下，电子发生转移的性质将使其在光能转换、逡逑光伏设备和离子纳米探针［２９］等领域具有很大应用潜力［２８］。逡逑１．２．４．１．２生物相容性逡逑Ｌｉ［３（３］等制备了转铁蛋白修饰的ＣＤｓ

示意图,分子印记,非共价键,共价键

北京化工大学硕士学位论文逡逑高效分离。逡逑子印记技术的基础原理是分子识别理论。利用该技术可制备具有理想结构子组合体，成为超分子化学的热门课题之一。通过聚合功能单体以互补的模板分子，聚合后模板分子再被除去，在此过程中，得到的分子组装体能与和其类似物［４３］专一性地键合。逡逑有特定功能的分子（单体）在气相或液相中遇到模板分子后，通过共价键或作用，形成结构互补的有序排列，之后模板分子离去，在高分子体系中得以记供针对特定分子的接受体｜４４］。具体过程如下：逡逑１）具有特定功能的单体在一定条件下与目标分子的特定基团可逆结合成复２）加入可冻结复合物的交联剂，得到高聚物；逡逑３）通过特殊的的理化手段，从聚合物中洗脱出模板分子，得到具有特异性的三维空穴［４２］。逡逑Ｓｙｎｔｈｅｓｂ邋ｏｆ邋Ｐｏ邋Ｋｒｍｅｒｉｚａｂｌｅ逦＾邋．逡逑Ｔ＜ｍ．ｌ．ｔｏ逦ＰｏＩｒｎ．ｎａｔＢｎ逡逑

【参考文献】