三元量子点的制备及其应用于荧光生物传感技术

发布时间：2020-05-30 10:24

【摘要】：三元量子点(QDs)由于其独特的光学性质在生物传感技术中引起了广泛的关注。因此,本论文制备三元量子点作为荧光团,并将其应用于荧光生物传感技术及生物成像中,实现对生物分子的检测。(1)采用胶体化学方法,利用巯基丙酸作为稳定剂与分散剂制备高发光的水溶性三元量子点碲硒化镉CdSe_xTe_(1-x),研究不同Cd/巯基丙酸(MPA)物质的量之比、不同反应时间对三元量子点光谱性能的影响,并且着重探讨了硒(Se)和碲(Te)两种组分的比例对三元量子点光谱性能的影响。结果表明,三元量子点CdSe_xTe_(1-x)的紫外-可见吸收峰及荧光发射峰均随着Se、Te组分比例的改变而改变。其中,CdSe_(0.5)Te_(0.5)(CdSeTe)的荧光发射波长最长,可达到662 nm,荧光寿命为151.1 ns。并且所制备的三元量子点分散性好,粒径分布窄,平均粒径约3 nm。(2)利用硅隔离层构建一种新型的AuNR@CdSeTe核壳量子点,并将其应用于生物领域。金纳米棒(AuNR)表面包裹介孔二氧化硅层后,涂覆上致密的二氧化硅层,然后将三元量子点CdSeTe附着在其表面上。致密的二氧化硅层可以减少QDs和AuNR之间潜在的荧光共振能量转移(FRET)。为了克服传统探针对诺如病毒(NV)检测的不足,通过核酸杂交技术构建了分子信标(MB)偶联的AuNR@CdSeTe荧光生物传感器。MB-AuNR@CdSeTe生物探针具有良好的线性,该探针的线性范围为2~20 copies/mL,检测限(LOD)为1.6 copies/mL。此外,将聚乙二醇修饰的AuNR@CdSeTe-SiO_2纳米粒子应用于细胞成像中,实现了具有高对比度的荧光和暗场的双模态成像,这在未来的癌症诊断中具有巨大应用潜力。(3)由于三元量子点CdSeTe的毒性较高,为了更好的应用于生物领域,本论文采用水相合成法合成低毒性的三元量子点CuInS_2/ZnS。并且详细讨论了反应温度、pH值、反应时间及Cu/In比等合成条件对三元量子点CuInS_2/ZnS的光学性能的影响,同时对合成的三元量子点进行结构表征。此外,将具有高发光、低毒性和良好生物相容性的三元量子点CuInS_2/ZnS作为荧光团,通过酰胺键与多巴胺(DA)结合。基于多巴胺功能化的三元量子点CuInS_2/ZnS通过酪氨酸酶(TYR)诱导荧光免疫传感技术检测Tau蛋白(Tau)。TYR通过点击反应与Tau蛋白抗体(antiTau)结合,构建成Tau适配体-Tau-antiTau三明治结构,加入CuInS_2/ZnS QDs-DA,在分析物存在下DA被TYR催化氧化导致荧光猝灭。三元量子点CuInS_2/ZnS-DA的荧光信号强度与Tau蛋白的浓度对数形成良好线性,该荧光免疫传感技术对Tau蛋白的检测范围为10 pM~200 nM,LOD为9.3 pM。本方法首次利用酪氨酸酶诱导的荧光免疫传感技术实现了对Tau蛋白的高灵敏检测,为检测疾病生物标志物开辟了一条新途径。
【图文】：

原理图,核壳结构,原理,二氧化硅层

片断检测的原理基于 AuNR@CdSeTe 核壳结构的荧光生物传感器检测 NV RNA 相关短片断的响应原理如图 1.1 所示。采用 CTAB 胶束为有机模板，在金纳米棒表面形成介孔二氧化硅层，然后通过催化正硅酸乙酯水解使二氧化硅层的进一步沉积形成共轭 AuNR@SiO2，将包裹二氧化硅层的 AuNR 用作复合金属亲和性底物，直接与水相的三元量子点 CdSeTe 组装，得到高荧光性和高颗粒堆积密度的核壳结构。同时设计一种发卡结构，一端以 NH2修饰，另一端以荧光猝灭基团 BHQ-1 修饰，当 AuNR@CdSeTe 表面的巯基丙酸与发卡结构的NH2结合后，与 BHQ-1 相互靠近而产生荧光共振能量转移使复合材料的荧光猝灭。目标 RNA 序列与发卡结构互补结合，使发卡结构打开，荧光基团远离猝灭基团，，恢复荧光信号，以此实现对 NV RNA 相关短片断的高灵敏的快速检测。

三元,量子点,晶格条纹

HRTEM 图（图 1.7B）能进一步看出三元量子点 CdSeTe 具有良好的单分散性和相对窄的尺寸分布。此外，从图 1.7C 中可以观察到三元量子点 CdSeTe的平均晶格条纹间距为 3.53 ，对应立方相的 CdSeTe 的（111）面。HRTEM图显示所制备的三元量子点 CdSeTe 具有明显的晶格条纹，且具有很高的结晶度。
【学位授予单位】：福建医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP212;R318

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