电穿孔法在量子点标记细胞中的应用

量子点是一种新兴的荧光标记物,它具有发射峰窄而对称且重叠小、发射波长可调、无光褪色现象以及生物相容性好等优点。可进行生物活体及细胞的标记和检测,用量子点标记细胞的方法目前已有较多报道,其中以利用细胞内吞作用的居多,但这些方法需要在量子点上连接具有穿膜功能的生物试剂,而这又可能导致量子点的聚集以及荧光强度的下降乃至消失,     

量子点与蛋白质相互作用热力学

量子点(QDs)具有宽激发窄发射、量子产率高、发射波长可调和抗光漂白等优异的光学性质,因而在生物医学成像与示踪、生物传感等方面有着广泛的应用前景。量子点进入生命体系后,首先会遇到蛋白质,量子点与蛋白质之间发生相互作用后,蛋白质的结构和功能会因此发生变化,量子点的性能及应用也会发生改变。研究量子点与蛋白质的相互作用规律,可以为量子点的精细设计、高效应用以及生物安全性评价提供理论依据。本文在总结国内外相关文献和本课题组工作的基础上,介绍了量子点与蛋白质相互作用的热力学方法;重点从热力学角度揭示量子点与蛋白质相互作用的机制。     

量子点在生物分析及医学诊断中的研究与应用

量子点(quantum dots,QDs)是近年来发展起来的一种优异的新型荧光纳米材料,在生物分析及医学诊断研究中得到了广泛应用,并取得了一系列重要研究成果。本文简介了过去10年中量子点的合成和表面功能性修饰的发展,并重点介绍其在病原体检测、生物芯片、生物分子相互作用、生物传感器、基因沉默、细胞成像、靶向药物传输、光动力学治疗和植物学研究等领域的研究现状。同时,对量子点的应用前景及研究方向进行了评述和展望。     

CdTe/CdS量子点的合成及用于HeLa细胞的免疫标记与成像

自1998年,Alivisatos~([1])和Nie~([2])小组成功地将量子点作荧光探针应用于鼠组织细胞核HeLa细胞的免疫标记后,量子点在细胞标记、活体和组织成像、生物大分子定性定量分析等方面显示出极大的发展潜力.与传统的有机染料荧光探针相比,量子点具有激发光谱宽、发射光谱对称、半峰宽窄,发射波长可调,以及光化学稳定性高等特点.这些优异特性使得量子点在生物学领域展示了广泛的应用前景.     

镉系量子点的生物毒性及相应机制

量子点(quantum dots,QDs)由于其优异的荧光特性在生物学和生物医学领域具有广泛的应用,并且在肿瘤的诊断和治疗方面也表现出巨大的潜力,但是随之而来的生物毒性问题近几年备受研究者们的高度关注。本文选取研究最多的Cd系量子点为代表,总结了量子点体外体内生物毒性的一般规律和特点,重点从量子点进入体内途径、内吞进入细胞方式和细胞内发挥功能等方面探讨了其毒性效应的机制。希望以此为发展安全低毒量子点提供指导和建议,促进量子点的临床应用。     

碳量子点的合成与应用

近年来,由于碳纳米材料具有高的催化活性以及好的稳定性等优点,其在科学、工程以及商业领域都得到了广泛的应用。其中新型"零维"碳纳米材料--碳量子点(carbon dots, CDs)具有荧光信号稳定、无光闪烁、激发波长和发射波长可调控等独特的光学性质,以及生物毒性小和生物相容性好等优势,逐渐成为碳纳米材料的研究热点,广泛应用于生物成像、生物细胞标记、传感器、光催化、太阳能电池以及发光元件等领域。本文主要综述了CDs的不同合成方法(包括自上而下法和自下而上法)及其应用。     

CdTe:Zn(2+)量子点在体内和体外的肿瘤靶向荧光成像

DNA功能化的量子点合成,将极大地拓展量子点在生物检测、细胞成像、活体示踪及临床诊断等方面的应用。近来,武汉大学化学与分子科学学院何治柯教授课题组提出了一种一步合成DNA功能化低毒量子点的新方法,并首次将这种量子点用于活体的靶向成像,相关成果发表在Anal.Chem.,2013,85,5843～5849自1981年瑞士科学家在水溶液中合成硫化镉胶体开始,量子点合成和应用研究已经受到越来越多的科学家所关注,尤其是在生物医学领域的应用。但是大多数方法制备的量子点都面临着生物功能化问题。目前比较常用的生物功能化方法有:共价偶联、静电作用、     

水溶性量子点的制备及应用

高量子产率的水溶性量子点在众多领域如发光晶体、薄膜光激发器件,尤其是生物荧光标记中展现出巨大的潜在应用价值.量子点荧光明亮、稳定,激发光谱宽,发射光谱窄,且发射波长可通过改变材料的粒径大小和组成来调控,因而在生物样本尤其是活组织的多色成像中极为有用,能有效避免因样本自身发光和光散射导致的信号干扰.量子点的研究已成为一门新兴的交叉科学,是目前最有吸引力的研究领域之一.近年来,水溶性量子点作生物荧光标记物的研究取得了长足的进展.本文简述了量子点的结构特征及光学特性,重点综述了水溶性量子点的制备方法及应用研究进展,特别是它在生物、医学中作荧光探针的最新研究.     

L-Cys/MPA共修饰CdTe量子点:制备、表征及其在细胞标记中的应用

以L-半胱氨酸(L-Cys)和巯基丙酸(MPA)为共修饰剂在水相中快速合成高质量CdTe量子点.通过紫外-可见分光光谱、荧光光谱、荧光寿命衰减曲线、透射电子显微图片、XRD图谱等相关方法对产物进行表征.调节L-Cys和MPA的摩尔比,对CdTe量子点的生长速率和光学特性有明显影响.结果证实:与单一修饰剂L-Cys或MPA相比,L-Cys/MPA共修饰CdTe量子点具有较快的荧光发射峰红移速率,且其粒径分布均一、稳定性强.50L-CdTe(L-Cys与MPA摩尔比为50%)的荧光量子产率达到66.4%,75L-CdTe(L-Cys与MPA摩尔比为75%)的荧光寿命为46.8 ns.细胞毒性实验证明75L-CdTe量子点对SiHa细胞毒性较小,细胞存活率为75%~95%.进一步将其用于标记细胞,表明75L-CdTe量子点能有效地对SiHa细胞进行荧光标记.L-Cys/MPA共修饰CdTe量子点具有良好的荧光特性和生物相容性,在生物医药领域具有重要的应用价值.     

碳量子点的荧光发射机制

碳量子点(CQDs)一般是指粒径小于10 nm的零维碳材料,因其具有优良的光学特性而在生物成像、光学器件、生物复合材料和生物传感等领域得到广泛应用,并有望成为未来应用最广泛的一种碳材料。CQDs的光学特性受粒径、表面官能团及合成的条件(如温度、溶剂的种类和pH等)的影响,为了精准调控其光学性能以及进一步扩大其应用范围,需对其光致发光(Photoluminescence,PL)机制进行详细研究。然而,CQDs的PL机制尚不完全明确,目前,已提出的PL机制有量子限域效应、表面态发射、碳核和荧光分子、多环芳烃分子发射、自陷激子模型、表面偶极子发射中心、聚集发射中心、多发射中心、缓慢的溶剂弛豫和溶剂化效应等。但这些发光机制都只能在一定程度上解释CQDs的部分PL现象,还没有一种机制能解释CQDs的所有PL现象,严重制约了对CQDs光学特性的调控。本文对CQDs不同的PL机制进行分类和总结,希望为进一步阐明其PL机制及实现CQDs 光学特性的可控调节提供参考。     

Ag2S基近红外II区荧光量子点的水相合成优化探究

具有近红外II区荧光的Ag₂S量子点(QDs)因具有带隙窄、Stokes位移大及光稳定性好等优点而在生物成像领域具有广阔应用前景. 然而, 传统有机相合成的Ag₂S量子点水溶性与生物相容性较差, 而水相合成Ag₂S量子点的荧光又很难到近红外II区, 这严重制约了Ag₂S量子点的生物医学应用推广. 因此, 优化探究具有近红外II区荧光发射的Ag₂S基量子点的水相合成方法具有重要意义. 采用核掺杂ZnS、表面阳离子(Zn²⁺)改性以及调控表面配体制备出一系列Ag₂S基量子点, 发现核掺杂和表面阳离子改性均使Ag₂S基量子点的荧光呈现剂量依赖性蓝移; 而将表面配体由树枝状短链(Captopril)更换为长直链(11-巯基十一烷酸, MUA)时, Ag₂S基量子点的发射峰红移至1105 nm(近红外II区)且半峰宽更窄. 本研究发现, 相比核掺杂和表面阳离子改性, 优化表面配体更容易在水相中制备出具有近红外II区荧光的Ag₂S基量子点. 本工作为近红外荧光量子点的水相合成及优化提供了基础研究数据.     

水溶性近红外Ⅱ区荧光Ag2Te量子点的合成

量子点具有独特的光学性质, 在生物医学领域有着广泛的应用. Ag₂Te作为Ⅰ-Ⅵ族量子点中的一员, 因具有生物毒性小和带隙窄等优势而备受关注, 但是目前直接合成水溶性Ag₂Te量子点的方法较少, 而且可调节的荧光发射波长范围有限. 本文提出了一种合成荧光发射波长位于近红外Ⅱ区窗口的水溶性Ag₂Te量子点的新方法. 该方法以硝酸银为银前体, N-乙酰-L-半胱氨酸为配体, 碲前体利用硼氢化钠还原亚碲酸钠得到, 反应条件温和(室温、 大气氛围)且不涉及有毒的有机试剂, 绿色环保. 通过进一步的阳离子处理钝化其表面缺陷, 可以得到尺寸均一的超小粒径水溶性Ag₂Te量子点, 量子点的荧光发射波长为1160 nm, 量子产率为8.0% (以IR26染料为参照). 该方法所合成的Ag₂Te量子点具有良好的生物相容性, 注入小鼠体内后能观察到明显的近红外荧光, 具有进一步生物应用的潜力.     

量子点纳米荧光探针在生物研究中的应用

半导体量子点是一类新型纳米材料,具有激发光谱宽而连续、发射光谱窄而对称、发光效率高、光化学稳定性好、不易光漂白、粒子尺寸不同发射光的颜色也不同、生物亲和性好等优点,可以很好地用于荧光标记,是一种具有发展潜力的荧光探针.本文对量子点的基本特性、在细胞荧光标记和成像以及在肿瘤诊断影像中的应用进展及发展前景进行了综述.     

单个量子点的光学性质与应用

量子点(QDs)是一种具有诸多优良光学特性的荧光纳米颗粒,已在化学分析、生物传感、分子影像等领域得到了广泛应用.单个量子点的光学性质研究有望发现一些宏观方法不能发现的实验现象,可以为改善其光学性能提供思路,有助于更好的应用于各领域.本文评述了单个量子点的检测与判定方法,单个量子点的荧光增强、漂白、眨眼(blinking)、蓝移等光学性质及其在单分子示踪、生物化学传感、超分辨定位技术等方面的应用.总结了目前量子点作为荧光探针在实际应用中遇到的问题,并提出未来量子点将朝着合成能同时满足尺寸小、量子产率高、 "non-blinking"、蓝移幅度大、无生物毒性的量子点及能同时为成像/检测提供荧光探针与散射探针的等离子体量子点等研究方向发展.     

量子点在生物检测中的应用

过去十几年里,量子点从材料科学到生命科学、从基础研究到实际应用都开展了广泛的研究。 量子点在生物成像、光治疗、药物/基因转运、太阳能电池等领域均具有广泛的应用。 通过调节量子点的表面性质,实现量子点与细胞相互作用的可控性是一个关键的问题。 伴随着量子点潜在毒性问题的产生,纳米毒性成为纳米材料安全性评估的重要指标,并且受到科学家们的高度关注。 本文综述了量子点的特性、细胞生物学应用及在生物医药领域相关的细胞毒性研究,并展望了量子点的未来发展趋势。     

基于Mn掺杂ZnS量子点的室温磷光传感应用的研究进展

与一般有机染料分子相比,半导体材料量子点具有优异的光学性能,在多个领域得到了广泛的应用.量子点具有窄而对称且可调的发射波长、宽激发强吸收、抗光漂白能力强以及水溶性好等诸多优势,引起了研究者广泛关注.为了增加量子点的斯托克斯位移从而很好地避免量子点的自猝灭现象,引入掺杂物是一种很有效的方式.掺杂量子点不仅保留了量子点原有的优点,而且还赋予量子点额外的优异性能.如Mn掺杂ZnS量子点生物相容性好,不含Cd和Hg等有害元素,而且Mn2+的加入使其具有优异的室温磷光特性.磷光检测能很好地避开生物背景荧光的干扰,使得Mn掺杂ZnS量子点能够广泛应用于磷光生物分析.本文综述了Mn掺杂ZnS量子点在室温磷光分析中的研究进展,着重介绍了几种具有启发意义的设计策略,包括其发光机理以及应用于离子、分子以及生物大分子等的检测.     

由蚕砂制备的碳量子点在不同激发、pH、金属离子、温度及极性环境下的荧光性质研究

碳量子点作为一种新兴的荧光纳米材料,具有粒径分布均匀、光稳定性好、激发-发射波长可调控、表面可修饰等优良的性质,兼具低毒性、生物相容性好等优点,在分析检测和生物成像等领域展现出广阔的应用前景。而蚕砂是家蚕的干燥粪便,简单易得。利用蚕砂作为碳量子点制备原料,采用微波合成的方法制备得到了一种平均水合粒径为4.86 nm,含氮、硫修饰的碳量子点材料,可作为针对激发波长、pH、金属离子浓度、温度及溶剂极性的变化有着显著响应特性的碳量子点型荧光探针。该探针的荧光最大发射波长随激发波长或pH的增加而红移;荧光强度随温度或pH的降低而增加;随着金属离子,特别是铜离子的加入而逐渐降低,并随着EDTA络离子的加入而逐渐回复。在多种溶剂中该探针均具有较好的溶解度,当换用不同极性的溶剂时,随着溶剂极性的增加荧光发射波长逐渐红移。荧光性质随多重环境参数变化为该碳量子点在未来的生物检测和成像领域提供了广阔的应用前景。     

发绿色荧光碳点的制备并用于Pb2+的灵敏检测和细胞成像

碳点作为一种新型的荧光纳米材料,与传统的半导体量子点相比具有优异的生物相容性、低毒性、易修饰等优点,使其在生物医学领域具有广泛的应用前景。本文以L-半胱氨酸和蔗糖为原料,在0.1 mol·L^-1的NaOH溶液中成功的制备出发绿色荧光的碳点(G-CDs),最佳发射波长是515 nm,经表征得出其表面主要还有氨基、羟基和羧基等基团,荧光量子产率高达33.4%,其荧光可被Pb^2+特异性猝灭,最终应用于Pb^2+的灵敏检测,检出限为0.025μmol·L^-1。经MTT法测定G-CDs对人肝癌细胞(SMMC-7721)为低毒性,最后应用到细胞荧光成像中,通过细胞成像技术成功检测细胞中Pb^2+的存在。     

量子点抗体偶联技术研究进展

量子点是一种半导体纳米晶体,其具有激发光谱宽、发射光谱窄,光稳定性好,良好的生物相容性等各种优越的性能,目前广泛应用于生物标记、生物传感和生物成像的研究中。量子点生物学应用中最为关键的一步,是如何将抗体等生物大分子有效的偶联于量子点表面并保持其生物活性。近年来,尽管对量子点的制备方法和生物学应用进行了较为深入的研究,但量子点和生物分子之间偶联技术的综述还少见报道。本文从非共价偶联技术和共价偶联技术两个方面对各种量子点抗体偶联技术的特性进行分析,也对未来量子点生物学应用中将会遇到的挑战和发展趋势进行展望。     

基于量子点的电化学发光核酸分析传感器研究进展

核酸是一种十分重要的生物大分子,有关核酸分析的研究一直是生物分析中非常活跃的领域。电化学发光(ECL)技术具备灵敏度高、可控性强、选择性高等优点,广泛应用于生物分析领域。量子点(QDs)具有优异的光学特性和良好的电化学性能。量子点独特的光电特性可与电化学发光相结合,构建灵敏度高、特异性强及检出限低的电化学发光生物传感器用于核酸分析。本文简要地介绍了量子点并对其进行系统的分类,重点介绍了量子点作为发光体材料在电化学发光核酸分析传感器中的应用。