多齿巯基嵌段聚合物配体的合成及其在量子点表面功能化中的应用

发布时间：2019-09-17 23:02

【摘要】：作为一种新型的半导体纳米材料,量子点(Quantum Dots,QDs)具有独特的光化学和光物理性能,近年来成为众多科研工作者的研究对象。在生物应用方面,与传统的有机染料相比,量子点具有吸收光谱宽、发射光谱窄且对称、抗光漂白、荧光效率高和稳定性好等一系列优势,因此在生物成像、生物标记、生物检测和生物追踪等领域具有很大的应用价值。但是,目前无论是有机相量子点还是水相量子点,在上述领域应用时都存在稳定性不足的问题。本论文主要针对量子点在水溶液中稳定性不足的问题,设计合成了新型多齿巯基嵌段聚合物配体并用于量子点的表面修饰;基于此功能化的量子点构建了一种荧光生物探针,用于金黄色葡萄球菌的靶向荧光标记。本论文的研究内容主要包含以下几个方面:第一章:简要介绍了量子点的基本性质,总结了量子点的制备方法、表面修饰策略及其在生物医学领域中的应用。第二章:设计并合成了一种多齿巯基嵌段聚合物配体聚(甲基丙烯酸-甲基丙烯酸巯基乙酯)(P(MAA-b-MEMA))。首先,以2-(甲基丙烯酰氧基)乙基二硫醚乙醇(MDSE)和甲基丙烯酸(MAA)为单体,2-氰基-2-丙基十二烷基三硫代碳酸酯(CPDT)为链转移剂,偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)合成了多齿巯基嵌段聚合物配体P(MAA-b-MEMA),通过1H NMR对其进行了结构表征,并利用凝胶渗透色谱(GPC)研究发现其聚合物分散性指数(PDI)较低,均位于1.1左右;我们利用P(MAA-b-MEMA)对CdTe-CdS核壳量子点进行表面修饰,得到多齿巯基嵌段聚合物配体修饰的量子点(P(MAA-b-MEMA)-QD),研究了多齿配体修饰后量子点的超滤稳定性和光稳定性。由于P(MAA-b-MEMA)中含有多个巯基,为量子点的表面修饰提供了多个结合位点,并通过多个巯基的相互协同作用,使得修饰后的量子点的超滤稳定性和光稳定性相对于单齿配体修饰的量子点(MPA-QD)大幅度提高。第三章:发展了一种新型多齿巯基嵌段聚合物配体聚[(聚乙二醇-甲基丙烯酸)-聚甲基丙烯酸巯基乙酯](P[(EG-MAA)-b-MEMA])。我们以聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯(PEGMA)、MDSE和MAA为单体,以CPDT为链转移剂,以AIBN为引发剂,通过RAFT方法合成了一系列的多齿巯基嵌段聚合物配体P[(EG-MAA)-b-MEMA]。首先,通过1H NMR对所得产物进行了结构表征,证实产物为设计的结构;通过对所得产物进行GPC表征,发现P[(EG-MAA)-b-MEMA]的平均分子量符合活性聚合物的规律;我们进一步通过多齿巯基配体P[(EG-MAA)-b-MEMA]修饰了CdTe-CdS核壳量子点(P[(EG-MAA)-b-MEMA]-QD)。透射电子显微镜(TEM)结果表明多齿巯基聚合物配体修饰后量子点仍保持良好的分散性,未出现显著的聚集;动态光散射(DLS)结果表明量子点流体力学直径随多齿配体聚合物分子量的大小而改变;胶体稳定性和光稳定性测试结果表明,多齿巯基嵌段聚合物配体修饰的量子点P[(EG-MAA)-b-MEMA)]-QD在pH值稳定性、盐溶液稳定性、稀释稳定性、室温放置稳定性、超滤稳定性及光化学稳定性等多方面均优于小分子单齿配体修饰的量子点(MPA-QD),表明多齿巯基嵌段聚合物配体能够有效提高量子点在水溶液中的稳定性。第四章:构建了一种免疫球蛋白标记的量子点荧光探针,实现了金黄色葡萄球菌的靶向荧光标记。首先,我们将P[(EG-MAA)-b-MEMA)]-QD通过共价偶联与免疫球蛋白(IgG)偶联,并利用凝胶电泳表征来研究QD与IgG的连接条件,随后将QD-IgG荧光探针与金黄色葡萄球菌共孵育,通过激光共聚焦显微镜成像,实现了QD-IgG对金黄色葡萄球菌的靶向荧光标记。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：O657.3;O641.4

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