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.     

第二近红外窗口荧光Ag2Te量子点的合成

以巯基辛烷为表面配体, 通过调控Ag前体和Te前体的比例, 制备了第二近红外窗口荧光Ag₂Te量子点. 采用透射电子显微镜(TEM)、 X射线衍射光谱(XRD)、 X射线光电子能谱(XPS)、 紫外-可见-近红外吸收光谱和荧光光谱等对产物进行了表征. 结果表明, 制得了粒径均一、 分散性好的油溶性Ag₂Te量子点, 其最大荧光发射波长位于1320 nm, 荧光量子产率高达4.2%.     

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.     

近红外量子点的研究进展

量子点具有优异的光学性能及丰富的表面化学性质,在生物医学分析领域具有较好应用前景。近红外窗口生物成像所具有的背景干扰小、穿透深度大等特点,使得近红外量子点在生物成像应用中更具优势。本文介绍了近红外量子点从早期含Cd、含Pb量子点到近年来新型无Cd、无Pb量子点的发展历程,以及其在生物医学成像领域的应用,着重介绍了新型低毒性近红外量子点的研究进展。     

液-液界面制备近红外荧光Ag_2S量子点

利用液-液界面反应体系,使分别溶解在油相中的银前体和水相中的硫前体在液滴界面发生反应,在室温条件下成功制备出近红外荧光Ag_2S量子点。采用透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射光谱(XRD)、傅立叶变换红外(FT-IR)光谱和荧光光谱等对产物进行了表征。结果表明,此方法成功制得了粒径较均一的Ag_2S量子点,纯化后经加热熟化处理其量子产率可达2.68%。另外实验发现,通过改变投料比即可实现Ag_2S量子点的粒径控制及荧光发射峰波长调控(1 170nm至1 279nm)。     

用于疾病诊断的Gd~Ⅲ/量子点多模态成像探针的构建

结合核磁共振成像(MRI)和荧光成像技术,以钆离子、近红外低毒量子点、二氧化硅和聚丙烯酸(PAA)等为原料,采用一系列纳米载体自组装技术,构建出MRI弛豫率/荧光效率高和生物相容性好的GdⅢ/量子点多模态纳米探针.结果表明,与未螯合GdⅢ的量子点纳米探针相比,GdⅢ/量子点多模态纳米探针具有更高的弛豫率;t1-加权MRI成像也证实了GdⅢ/量子点多模态纳米探针具有很好的阳性造影功效.     

基于共轭聚合物的纳米粒子用于肿瘤的近红外二区荧光成像及光热治疗

为提高生物组织荧光成像质量以及对肿瘤的高效光热治疗,设计合成了一种新型的窄带隙共轭聚合物(BDT-TTQ),并通过纳米沉积的方式将聚合物制备成水溶性纳米粒子(BDT-TTQ NPs).该共轭聚合物纳米粒子在1000~1200 nm近红外二区范围具有较好的吸收,在1064 nm的激发光下能实现1200~1400 nm的近红外二区荧光成像. BDT-TTQ NPs纳米粒子粒径分布较窄,形貌呈规则的球形且分散均匀,具有好的生物相容性.该纳米粒子既可以在体外实现较高的近红外二区荧光成像穿透深度,又可以实现对小鼠活体血管的高清晰度的近红外二区荧光成像.此外,BDT-TTQ NPs纳米粒子在1064 nm激光下展现出优异的光热转换效率,具有较高的光毒性,对体外的肿瘤细胞以及小鼠的异质瘤具有高的光热杀伤能力.     

近红外二区活体成像技术及其应用研究进展

近红外二区(NIRⅡ, 1000～1700 nm)生物成像作为近年来新生的光学成像技术,相对于传统的近红外一区(NIR Ⅰ,750～900nm)和可见光(Vis,400～750nm)成像,由于其荧光波长更长,生物组织的自发荧光背景更低,光子散射值更低,其组织穿透深度更深,该技术更适合于活体原位成像.本文综述了近红外二区荧光成像技术的发展及其在活体成像方面的应用,总结了各项技术的特点,最后对该研究方向的发展前景进行了展望,指出通过化学材料、光电仪器和多模态技术等多方面的持续发展,有望推动近红外二区活体成像技术的临床转化.     

超声电化学快速制备近红外CdTe量子点与细胞成像

针对当前水溶性量子点合成路线复杂、量子产率低的现状, 在无需N₂保护的条件下, 采用简便的超声电化学方法快速合成了CdTe量子点前驱体;并对不同条件下制得的前驱体加热回流, 得到水溶性、高质量的近红外CdTe量子点。产物的形貌、结构和组成通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X-射线粉末衍射(XRD)等手段进行了表征。考察了超声电化学参数和回流条件对量子点荧光性质的影响。通过控制电流脉冲宽度、反应时间、反应温度等参数, 实现了CdTe量子点前驱体的可控制备;通过调节加热回流条件得到不同荧光发射波长的量子点;选用602 nm近红外发射波长的CdTe量子点标记了子宫颈癌细胞(Hela), 并采用共聚焦技术实现了肿瘤细胞的显微成像观察。和传统的量子点合成方法相比, 超声电化学方法具有合成路线简单、参数易调可控的特点;为高品质量子点的快速制备提供了新的思路, 拓展了超声电化学在纳米材料制备领域的应用。     

超声电化学快速制备近红外CdTe量子点与细胞成像

针对当前水溶性量子点合成路线复杂、量子产率低的现状,在无需N2保护的条件下,采用简便的超声电化学方法快速合成了CdTe量子点前驱体;并对不同条件下制得的前驱体加热回流,得到水溶性、高质量的近红外CdTe量子点。产物的形貌、结构和组成通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、X-射线粉末衍射(XRD)等手段进行了表征。考察了超声电化学参数和回流条件对量子点荧光性质的影响。通过控制电流脉冲宽度、反应时间、反应温度等参数,实现了CdTe量子点前驱体的可控制备;通过调节加热回流条件得到不同荧光发射波长的量子点;选用602 nm近红外发射波长的CdTe量子点标记了子宫颈癌细胞(Hela),并采用共聚焦技术实现了肿瘤细胞的显微成像观察。和传统的量子点合成方法相比,超声电化学方法具有合成路线简单、参数易调可控的特点;为高品质量子点的快速制备提供了新的思路,拓展了超声电化学在纳米材料制备领域的应用。     

Peptide-mediated Aqueous Synthesis of NIR-II Emitting Ag2S Quantum Dots for Rapid Photocatalytic Bacteria Disinfection

Pathogenic microorganisms in the environment are a great threat to global human health. The development of disinfection method with rapid and effective antibacterial properties is urgently needed. In this study, a biomimetic silver binding peptide AgBP2 was introduced to develop a facile synthesis of biocompatible Ag₂S quantum dots (QDs). The AgBP2 capped Ag₂S QDs exhibited excellent fluorescent emission in the second near-infrared (NIR-II) window, with physical stability and photostability in the aqueous phase. Under 808 nm NIR laser irradiation, AgBP2-Ag₂S QDs can serve not only as a photothermal agent to realize NIR photothermal conversion but also as a photocatalyst to generate reactive oxygen species (ROS). The obtained AgBP2-Ag₂S QDs achieved a highly effective disinfection efficacy of 99.06 % against Escherichia coli within 25 min of NIR irradiation, which was ascribed to the synergistic effects of photogenerated ROS during photocatalysis and hyperthermia. Our work demonstrated a promising strategy for efficient bacterial disinfection.     

Fluorination Enhances NIR-II Fluorescence of Polymer Dots for Quantitative Brain Tumor Imaging

Here, we describe a fluorination strategy for semiconducting polymers for the development of highly bright second near-infrared region (NIR-II) probes. Tetrafluorination yielded a fluorescence QY of 3.2 % for the polymer dots (Pdots), over a 3-fold enhancement compared to non-fluorinated counterparts. The fluorescence enhancement was attributable to a nanoscale fluorous effect in the Pdots that maintained the molecular planarity and minimized the structure distortion between the excited state and ground state, thus reducing the nonradiative relaxations. By performing through-skull and through-scalp imaging of the brain vasculature of live mice, we quantitatively analyzed the vascular morphology of transgenic brain tumors in terms of the vessel lengths, vessel branches, and vessel symmetry, which showed statistically significant differences from the wild type animals. The bright NIR-II Pdots obtained through fluorination chemistry provide insightful information for precise diagnosis of the malignancy of the brain tumor.     

Thiolate‐Mediated Photoinduced Synthesis of Ultrafine Ag2S Quantum Dots from Silver Nanoparticles

Photoinduced syntheses offer significant advantages over conventional thermal strategies, including improved control over reaction kinetics and low synthesis temperatures, affording nanoparticles with nontrivial and thermodynamically unstable structures. However, the photoinduced syntheses of non‐metallic nanocrystalline products (such as metal sulfides) have not yet been reported. Herein, we demonstrate the first photoinduced synthesis of ultrafine (sub‐2 nm) Ag₂S quantum dots (QDs) from Ag nanoparticles at 10 °C. By thorough investigation of the mechanism for the transformation, a fundamental link was established between the intrinsic structures of the molecular intermediates and the final Ag₂S products. Our results confirm the viability of low‐temperature photochemical approaches in metal sulfide synthesis, and demonstrate a new rule which could be followed in it.     

表面修饰Ag_2S纳米微粒的合成及摩擦学行为研究

在水醇混合介质中,采用同阳离子共沉淀法合成了有机化合物表面修饰的Ａｇ２Ｓ纳米微粒,在高速钢基底上制备成膜,研究了它的摩擦学特性。结果表明：修饰后的Ａｇ２Ｓ纳米微粒粒径小,性能稳定,在有机介质中分散成透明溶液。ＡｇＤＤＰ膜和Ａｇ２Ｓ ＤＤＰ膜均可显著降低钢基底的摩擦系数。研究证实表面修饰Ａｇ２Ｓ纳米微粒的摩擦作用机制是在较低负荷下表面修饰层起主要作用,在较高负荷下Ａｇ２Ｓ纳米核起主要的承载和减摩抗磨作用。     

反相胶束法控制合成不同形貌半导体Ag_2S纳米晶

采用水（溶液）／Triton X－100／环已烷／正戊醇反相胶束体系，制备出不 同形貌的Ag_2S纳米晶-100nm、长度为2.0-3.5μm、长径比为20-70的纯相幅S对合 成Ag_2S的形貌和尺寸的影响进行了研究，获得了控制合成不同形貌Ag_2S纳米晶的 反应条件．显微镜分析进行了表征．     

表面修饰Ag_2S纳米微粒的制备及其量子尺寸效应研究

采用同阳离子共沉淀法制备了DDP修饰的Ag2 S纳米微粒 ,其紫外—可见吸收光谱和荧光光谱表明DDP修饰的Ag2 S纳米微粒具有显著的量子尺寸效应 ,粒子尺寸分布较窄 ,粒子表面存在多种表面态能级。     

Synthesis of protein‐assisted aqueous Ag2S quantum dots in the bovine serum albumin solution

A one‐step method was developed for preparing Ag₂S quantum dots (QDs) using a common protein [bovine serum albumin (BSA)] to entrap QDs precursors (BSA–Ag⁺). Fluorescence (FL) and ultraviolet spectra showed that the molar ratio of Ag⁺/BSA, temperature, and pH are the crucial factors for the quality of QDs. The QDs absorption wavelength and emission wavelength were about 340 and 450 nm. The average QDs particle size was estimated to be less than 5 nm, determined by transmission electron microscopy. The X‐ray power diffraction and XPS results showed that the synthesized product was indeed monoclinic Ag₂S. With Fourier transform infrared spectra and thermogravimetry analysis, there might be conjugated bonds between Ag₂S QDs and –OH, –NH, and –SH groups in BSA. In addition, FL spectra suggest that the designed QDs can produce static quenching with BSA and the Stern–Volmer quenching constant (K_sv) was calculated as 2.145 × 10⁴. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.