活细胞合成量子点等生物纳米标记材料一种"时空耦合"合成新策略

通常,将三维受限的零维无机半导体纳米晶体称为量子点(Quantum dots,QDs).量子点具有优异的荧光性质,在荧光标记、激光、发光二极管、太阳能电池等前沿领域有着十分广泛的应用前景.就生物标记而言,与传统的有机荧光染料和荧光蛋白相比,量子点优异的荧光性质体现在,具有发光颜色可通过不同粒径和(或)组成进行调控、激发光谱宽而连续、发射光谱窄而对称、荧光量子产率高、荧光亮度高、光稳定性好(耐光漂白)等优点.     

QDs标记免疫调节肽及其与T细胞作用的表征

量子点是直径为1~10 nm的球形半导体纳米晶体, 也被称为半导体量子点, 简称QDs. 与有机荧光染料相比, QDs具有激发光谱单一、 荧光谱线窄、 发光效率高、 发光颜色可调、 可进行多色联合标记, 并且光稳定性好等优点, 所以量子点是非常有前途的生物标记物[^1,2]. 研究结果表明, 量子点可以与许多生物分子如蛋白质、多肽、核酸及小分子配体等偶联. 现已有许多关于量子点标记生物分子的报道, 如用量子点标记木瓜蛋白酶、 胰蛋白酶、 天花粉蛋白和表皮生长因子等^[3-5].用量子点标记生物分子作为荧光探针已成功地应用于多种生物分析, 如DNA杂交监测、 免疫分析和用QDs检测ATP推动的反应等^[4,6,7]. 目前, 对量子点标记生物分子的报道多为对大分子蛋白质的标记, 而对小分子肽标记的报道却很少.     

量子点标记链霉亲和素及其生物活性检测

选用无机盐为前驱体,在水相中合成CdTe量子点,并用此量子点标记链霉亲和素,通过SephadexG-100层析分离纯化量子点标记的链霉亲和素,采用磁颗粒标记的链霉亲和素与量子点标记的链霉亲和素竞争结合辣根过氧化酶标记的生物素,即酶联免疫竞争抑制分析法检测链霉亲和素标记量子点后的生物活性,计算约70.3%的链霉亲和素标记到量子点上,且具有生物活性。每毫克量子点大约可偶联0.14 mg的链霉亲和素。采用荧光光谱研究量子点标记前后的荧光变化,标记后量子点的最大发射波长蓝移了8 nm,而发射光谱的半峰宽基本不变,说明量子点与链霉亲和素结合后粒子没有团聚,分散性好。     

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,     

亲水性修饰的量子点的结构对荧光性能的影响研究

亲水性量子点的荧光性能是其作为生物检测探针的一个重要质量指标. 不同结构的量子点在亲水性修饰过程中, 其抵抗荧光淬灭的能力差异较大. 设计与制备具有不同结构和成分的核、核壳量子点, 再通过双亲性高分子对其亲水性改性, 利用荧光光谱监测亲水性修饰过程中的荧光性能变化来度量所合成量子点的光化学稳定性. 实验结果表明,在表面亲水性修饰过程中, 未包覆壳层的裸核量子点其抵抗荧光淬灭的能力最弱; 包覆壳层的核壳量子点, 其抵抗荧光淬灭的能力增强, 且壳层越多, 抵抗能力越强. 壳层的结构和成分直接影响核壳量子点抵抗荧光淬灭的能力, 具有合理晶格匹配的核壳量子点, 其抵抗荧光淬灭的能力较强. 另外, 通过优化设计与制备的核壳量子点经表面亲水性修饰后, 再偶联叶酸, 构建出特异性生物荧光探针, 对乳腺癌细胞进行靶向性标记后, 利用流式细胞仪进行细胞检测分析. 实验结果表明, 通过优化制备的核壳量子点, 亲水性修饰后仍具有很好的荧光性能, 偶联叶酸后具有较好的细胞靶向性.     

量子点的光学特征及其在生命科学中的应用

量子点是近几年发展起来的新型纳米材料,是直径在1～100nm的一类半导体纳米粒子,具有宽的激发光谱、窄的发射光谱、可精确调谐的发射波长、可忽略的光漂白等优越的荧光特性,可以很好地用于荧光标记,可以成为一类理想的生物荧光探针.虽然其研究起步较晚,但因其独特的光学和电子学性质而成为人们关注的一个热点.本文概述了量子点基本知识及特性、量子点的制备方法、标记方法以及在生命科学尤其在免疫分析、快速诊断中的应用进展及前景展望.     

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.     

有机体系中Ⅱ-Ⅵ族量子点的制备及其合成机理

量子点由于其量子效应而具有既不同于体相材料又有别于一般分子的优异光学性能,因此在生物医学领域,特别是在生物标记中具有良好的应用前景.Ⅱ-Ⅵ族量子点由于其荧光发射波长几乎覆盖了整个可见光区而引起人们的关注,其中在有机体系中合成油溶性Ⅱ-Ⅵ族量子点具有反应产物稳定,量子产率高,并且可以制备性能更加优异的核.壳结构的量子点(CdSe/ZnS,CdSe/CdS等)等优点,因此在过去的十几年中被广泛而深入地研究.本文重点综述了在有机体系中,单分散、高荧光性能Ⅱ-Ⅵ族量子点的制备方法--高温热解法及其合成机理的研究进展,并对今后的研究方向作了展望.     

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.     

氨基化单分散量子点/二氧化硅核壳纳米粒子的制备及其细胞标记

通过反向微乳液法, 在油溶性量子点表面包裹二氧化硅外壳, 使油溶性量子点水溶性化, 再利用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)在已形成的二氧化硅纳米颗粒表面进行氨基化改性, 制备富含氨基的二氧化硅包裹的量子点荧光纳米球. 通过透射电子显微镜(TEM)、粒径分析、zeta电位检测、紫外-可见分光光度、荧光分光光度和红外光谱等手段对产品进行了表征. 结果表明, 所制备的二氧化硅量子点纳米球(45 nm)具有单分散性、水溶性好及光化学稳定性强等优点. 通过静电作用, 所制备的单分散氨基化二氧化硅量子点对肿瘤细胞表面膜电荷进行了初步标记显像.     

用于生物标记的半导体量子点研究

半导体量子点的独特光学性质使之成为理想的荧光探针材料,在生物医学领域具有广阔的应用前景.本文评述了目前量子点合成、表面修饰、结合生物分子的方法,以及半导体量子点在生物标记应用中相对于传统有机染料的优点.     

新型量子点基分子印迹荧光传感器在快速检测中的应用

作为一种新型荧光纳米材料,量子点具有十分优异的光学特性,是分析化学、生物科学、医学等领域研究的热点标记材料.分子印迹聚合物是能够进行特异性识别和选择性吸附的"仿生"材料,它易于制备且具有较好的重现性和稳定性,因而分子印迹技术已成为具有广阔应用前景的识别技术.量子点基分子印迹荧光传感器结合了量子点和分子印迹技术的优势,由...     

量子点标记的生物实时动态示踪成像研究进展

量子点的荧光特性及其在生物标记和成像应用中的实现, 为生命体系的高灵敏原位、实时及动态成像研究提供了新的发展契机, 已成为当前生物检测和成像的最前沿研究领域之一. 本文综述了量子点光物理性质、量子点标记生物荧光探针制备及其在实时动态示踪成像应用中的研究进展.     

ZnS:Mn/ZnS量子点在DNA定量分析中的应用

以巯基乙酸为稳定剂,采用成核掺杂的方法在水溶液中一步制备得到具有核壳结构的ZnS:Mn/ZnS量子点.研究了荧光、室温磷光产生的机理.基于DNA对量子点发光的增强效应,以ZnS:Mn/ZnS量子点作为标记探针建立了测定DNA的荧光、室温磷光的分析方法.考察了量子点浓度、EDC/NHS用量和反应时间等条件对DNA测定的影...     

多色量子点表面等离子体耦合荧光发射性质

以巯基小分子为配体水相合成CdTe量子点, 通过调节回流时间调控其粒径大小. 由于量子点的宽谱激发特性, 在蓝光(473 nm)或绿光(532 nm)条件下, 纳米金属薄膜表面不同发射波长的CdTe量子点均可被激发而与金属表面等离子体发生耦合相互作用, 从而在棱镜一侧发出高度定向的偏振荧光, 其荧光特性与样品厚度密切相关. 表面等离子体耦合荧光发射法(SPCE)具有波长分辨性质, 不同颜色的量子点在不同角度定向发射, 发射波长越长, 角度越小. 720 nm和630 nm量子点的自由空间发射荧光光谱呈现交叠, 然而, 基于SPCE的波长分辨性质, 我们通过改变检测角度避开光谱重叠, 在棱镜一侧的43o和51o处分别得到了两种量子点的SPCE荧光单峰. 量子点是SPCE在多通路、高通量检测应用中荧光物种的理想选择.     

CdTe/CdS核壳量子点与蛋白质荧光标记

利用连续离子层吸附技术合成了水溶性的CdTe／CdS核壳量子点．通过CdS壳层的包覆,量子点的量子效率由原来的15％（裸核）提高到38％（核壳）,这种核壳结构量子点的化学和光学性质具有更好的稳定性,可以用于生物标记．本文采取共价连接与静电吸附两种方法,实现了量子点的生物标记,电泳技术已证明,应用这种量子点成功地实现了对蛋白质分子的生物标记．通过对量子点与蛋白质偶联前后的荧光光谱分析,发现量子点与蛋白质作用后荧光增强是由于蛋白质对量子点进行了表面修饰,从而降低了表面缺陷引起的非辐射跃迁几率所致．通过共价连接量子点的荧光峰位红移,主要是由于偶极-偶极相互作用引起的;量子点与蛋白质静电吸附作用引起的荧光峰位蓝移主要起因于量子点表面电荷量的降低．     

新型荧光物质——量子点在生命科学领域的应用研究进展

半导体荧光量子点因其特有的荧光性质而成为生命科学领域生物标记材料研究的前沿内容。本文综述了高荧光效率量子点的各种制备方法以及在生命科学领域应用的研究进展。     

ZnS量子点的合成及荧光特性

采用液相沉淀法,用不同的硫源或金属离子螯合剂,从三个途径合成了不同粒径的ZnS量子点,并用透射电子显微镜,X-射线粉末衍射仪所合成的量子点进行了表征,用荧光分光光度计研究了量子点的荧光性质。结果表明,所合成的ZnS量子点为分散性好、纯度高且具有良好荧光特性的球形微粒。     

深色物体表面血手印的CdSe量子点标记荧光显像

合成了巯基乙酸修饰的CdSe量子点溶液,用荧光光谱法对该材料进行荧光测试,结果表明,该纳米材料在365 nm激发波长下具有优异的荧光性能。 用CdSe量子点水溶液对多种深色物体表面上的血手印进行标记并通过CCD相机获取荧光图像。 考察标记时间、血液浓度、遗留时间与血手印显像清晰度的关系。 结果表明,标记时间为30 min就可以得到理想的荧光图像。 该材料应用范围较为广泛,对常见深色物体上的血手印有较好的标记荧光成像效果,灵敏度可以达到1%血浓度。 CdSe量子点标记血手印操作简单,适用范围广,荧光亮度高,与背景形成的反差大,获得的荧光图像手印纹线清晰、流畅。     

荧光量子点的水相合成及其在化学和生物分析中的应用

荧光量子点(又称为半导体纳米晶体)是一种新兴的无机发光材料, 由于其具有独特的结构和光电性能, 在发光二极管、太阳能电池及生命科学等领域有广泛的应用. 目前, 有机相合成法和水相合成法已被成功地用于荧光量子点的合成. 与有机相合成法相比, 水相合成量子点方法简单、绿色且廉价, 合成的量子点水溶性好, 在生物医学等领域具有很好的应用前景. 本文主要介绍荧光量子点的水相合成方法及其在化学和生物分析中的应用, 并对其发展趋势进行了展望.