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。     

荧光石墨烯量子点制备及其在细胞成像中的应用

利用电化学方法在碱性条件下电解石墨棒, 通过常温下水合肼还原, 得到5～10 nm的荧光石墨烯量子点(Graphene Quantum Dots, GQDs). 通过透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)对所制备的GQDs进行形貌表征, GQDs的粒子大小均一, 为单层石墨烯. 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、荧光光谱(PL)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、X 射线衍射光谱(XRD)对所制备的GQDs进行性质测定, 发现GQDs可以发出黄色荧光, 量子产率为14%, 毒性低、具有良好的水溶性、荧光稳定性和生物兼容性, 可顺利进入细胞, 在肿瘤细胞的成像研究方面具有广泛的应用前景.     

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。     

一锅合成绿色到近红外发射的CdTe量子点

以3-巯基丙酸(MPA)为稳定剂,采用水相合成法制备了从绿色到近红外发射的CdTe量子点。系统研究了反应液pH值、镉和碲的物质的量之比及镉和3-巯基丙酸的物质的量之比等实验条件对CdTe量子点体系的发射波长和荧光量子产率的影响。在pH值为10.5,且nCd2+∶nTe2-∶nMPA=1∶0.05∶1.1的条件下,回流0.5 h,CdTe量子点体系在569 nm波长处的荧光量子产率达到30.8%;在7 h的回流时间内,制备的量子点的波长覆盖范围为525～730 nm。分别用X射线粉末衍射、透射电镜和红外光谱对CdTe量子点的晶体结构、形貌及表面基团进行表征。     

氮掺杂石墨烯量子点的制备及其在细胞成像中的应用

为克服现有量子点制备技术中存在的荧光量子产率较低及生物相容性差的问题,通过一步水热法合成一种高荧光量子产率的氮掺杂石墨烯量子点(N?GQDs),其荧光量子产率为94％.N?GQDs粒径在20～40 nm之间,最大激发波长为390 nm,发射波长为450 nm.N?GQDs呈现亮蓝色荧光,具有良好的光致发光作用.N?GQ...     

颜色可调的高荧光CdTe量子点的水相合成

以亚碲酸钠为碲源,硼氢化钠为还原剂,一步合成了巯基丁二酸(MSA)稳定的CdTe量子点.研究了反应液pH值、镉与碲的摩尔比及镉与巯基丁二酸的摩尔比等实验条件对CdTe量子点体系荧光量子产率的影响,并用荧光光谱、X射线粉末衍射及透射电子显微镜等对其进行了表征.结果表明,CdTe量子点具有闪锌矿结构,形貌呈球状;在pH=1...     

硫脲修饰法制备高发光性能CdTe量子点

通过巯基水解制备了具有优异荧光特性的碲化镉量子点. 详细研究前驱体镉离子与巯基丙酸(MPA)摩尔比、镉离子浓度等制备条件对大尺寸、高量子产率的亲水性碲化镉量子点光学性能的影响. 在不同的水热生长时间下, 可制备出荧光发射峰位于485-660 nm范围内的不同尺寸的碲化镉水溶性量子点, 荧光发射峰半高宽控制在40-75 nm之间, 量子点的最高量子产率(QY)达到了45%. 并利用硫脲缓慢水解和光解释放自由硫离子, 修饰碲化镉表面, 检测修饰后的量子点在12天内光学性能的变化情况. 通过考察硫脲用量对量子点修饰效果, 发现当n(CdTe)/n(thiourea)=1:4(量子点浓度以镉离子浓度计)时, 硫脲对发射峰为505 nm的碲化镉量子点修饰效果最为理想, 量子点荧光强度加强了5倍, 量子产率达到68.3%.     

温敏性碳量子点的快速制备、荧光性质及细胞成像应用

以草酸和尿素为碳源,超纯水为溶剂,采用微波方法快速合成了具有热敏性的氮掺杂碳量子点,对其形貌、结构、荧光性质和荧光强度的影响因素,以及细胞毒性进行了测试和讨论,并用于小鼠结肠癌细胞(CT26.WT)成像。结果表明,制备的碳量子点近似球形,粒径约3.8 nm。碳量子点具有良好的温度响应的荧光性质。在10~80℃温度范围内,相对荧光强度与温度之间存在良好的线性关系。随着温度的增加,碳量子点的荧光强度减小,温度从10℃升至80℃,相对荧光强度减少了25%,当温度反向降低时,其荧光强度恢复到原始值。碳量子点温度与荧光强度之间的线性关系,使之在温度响应的荧光传感领域具有潜在的应用价值。对碳量子点进行氮掺杂能有效提高其荧光量子产率,当草酸和尿素质量比为3∶1时,荧光量子产率最高,为9.5%。另外,合成的碳量子点还具有优异的抗盐性能、强稳定性等特点,不仅能有效被CT26.WT细胞吞噬,还显示出低毒性和生物相容性,MTT分析结果表明,在1 000μg·mL~(-1)的碳量子点存在下,CT26.WT细胞存活率达85%,荧光碳量子点有望作为温敏性的荧光纳米探针在细胞研究领域得到应用。     

近红外量子点分析性能调控

近红外量子点因其吸收光谱更宽、荧光发射波长更长等特性,具有广阔的应用前景.优异的分析性能是实现其应用的基础,而分析性能,包括荧光发射波长、荧光强度及表面性质等,与其结构息息相关.基于对其结构的深入研究,近红外量子点分析性能的精细调控得以实现.基于本课题组的工作,本文从无机晶核与表面配体层两方面出发,评述了近年来近红外量子点分析性能的调控策略,指出了目前存在的不足与挑战,以期推动近红外量子点的应用与发展.     

CdTe/CdS量子点的Ⅰ-Ⅱ型结构转变与荧光性质

制备了壳层厚度可以精确控制的CdTe/CdS核壳量子点, 利用紫外-可见吸收光谱、光致发光光谱、透射电镜和时间分辨光谱等技术, 分析了CdS壳层厚度对CdTe量子点的荧光量子产率和光谱结构的影响规律. 发现了不同于CdSe/CdS, CdSe/ZnS, CdTe/ZnS等核壳量子点的荧光峰展宽、大幅度红移以及荧光寿命大幅度增加现象. 根据能带的位置关系, 随着CdS厚度的增加, CdTe从Ⅰ型结构逐渐过渡到Ⅱ型核壳结构. 对于Ⅱ型CdTe/CdS核壳量子点, 不仅存在CdTe核区导带电子与价带空穴间的直接复合, 还存在CdS壳层导带电子与CdTe核价带空穴界面处的间接复合, 发光机制的变化导致荧光峰的展宽、明显红移和荧光寿命的增加. 当壳层过厚时, 壳层表面新引入的缺陷会阻碍荧光寿命和量子产率的进一步提高.     

水相合成近红外CdTe量子点用于体液中硫醇的检测

通过降低反应物中L-半胱氨酸(L-Cys)的比例,在水相快速合成了近红外CdTe量子点,使之对巯基化合物产生荧光响应. 并以此构建了一种基于表面配体缺失的CdTe近红外荧光量子点的巯基探针,为生物样品中的硫醇检测提供简便经济、高灵敏度和高选择性的新方法. 在其它多种氨基酸和生物液体中主要离子、分子共存的情况下,我们所制备的近红外量子点对L-Cys、同型半胱氨酸(Hcy)和谷胱甘肽(GSH)的荧光检测中显示了良好的选择性和灵敏度. 在血清和细胞提取液中,加标5.0 μmol·L^-1硫醇的回收率均在90%～109%范围内. 该方法对L-Cys,Hcy和GSH的检出限(3s)分别为43,46和63 nmol·L^-1.     

水溶性CdTe量子点的合成及影响因素研究

本文以巯基乙酸(TGA)为稳定剂,在水相中合成了高荧光CdTe量子点.其荧光发射波长在507 ～ 628nm范围内可调,最窄半峰宽37 nm,粒径约3.4nm,量子产率达42.1％.本实验在固定前躯体配比不变的情况下,考察了前躯体中镉离子的浓度、pH及回流时间对CdTe生长的影响.并用透射电子显微镜(TEM),荧光分光光度计(FS),X射线衍射仪(XRD)等手段对制备的量子点进行了表征.结果表明:CdTe量子点的尺寸随回流时间而增长;反应的pH对量子点的荧光强度有显著影响;镉离子的浓度越大,量子点的生长速度越快,荧光强度却随之降低.     

水热法合成巯基乙胺稳定的CdTe量子点

提出了一种以水热法合成巯基乙胺稳定的CdTe量子点的简单制备路线. 在优化的反应条件下, 产物的荧光量子效率最高达到19.7%, 接近已报道的其它方法的2倍. 考察了反应条件对产物的荧光性能的影响及产物在不同pH溶液中的稳定性.     

抗坏血酸还原亚碲酸钠水相合成CdTe量子点

在碱性条件下,镉离子与巯基乙酸形成配合物(Cd-SCH2COO-),亚碲酸钠中+4价的碲被抗坏血酸还原成-2价后与Cd-SCH2COO-配合物结合,形成Cd Te晶核;经加热回流后晶核不断生长,得到不同发射波长的Cd Te量子点.研究了反应时间、巯基乙酸与镉及碲与镉的摩尔比等实验条件对Cd Te量子点荧光性能的影响.用X射线粉末衍射和透射电镜等分析手段对量子点的结构进行了表征.结果表明,采用这种方法制得的Cd Te量子点为立方晶型,荧光量子产率可达27.1%,反应时间及反应物的相对用量对量子点的荧光性能有明显影响.     

Exploring Feasibility for Application of Luminescent CdTe Quantum Dots Prepared in Aqueous Phase to Live Cell Imaging

Due to the quantum confinement, semiconductor quantum dots (QDs) show some unique and fascinating optical properties, such as, sharp and symmetrical emission spectra, high quantum yield (QY), good chemical and photo-stability. These excellent optical prop…     

聚甲基丙烯酰胺包覆的ZnO发光量子点及其在细胞成像中的应用

通过溶胶-凝胶法合成了在水溶液中稳定发光、荧光颜色可调的ZnO@polymer核壳型纳米粒子, 并研究了这种量子点对人类宫颈癌HeLa细胞的毒性以及细胞吞噬后激光共聚焦成像的效果. 这种荧光探针的外壳是一种通过配位键与ZnO内核结合的共聚物, 该共聚物外层是亲水的聚甲基丙烯酰胺, 内层是疏水的聚甲基丙烯酸酯. 细胞毒性实验证明, 该材料有良好的生物兼容性, 适用于生物荧光标记. 共聚焦荧光成像结果显示, 这些纳米粒子可以穿透HeLa细胞膜并在细胞质中稳定发光.     

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.     

双靶向CdTe量子点的制备及其在细胞标记中的应用

以巯基乙酸和巯基乙酰肼为稳定剂,制备了酸度敏感型CdTe量子点。经与抗体链接,该量子点具备酸度敏感、免疫识别双重靶向功能。经荧光光谱分析、透射电镜图像及细胞免疫成像证明,抗体已成功链接于量子点表面,且该量子点具有酸度敏感及抗体识别的双重靶向功能,可以实现对肿瘤细胞的特异性标记。     

Fluorescence Protection of CdTe Quantum Dots and Usages in Cellular and in vivo Imaging

The nanocomposites of poly(diallyldimethylammonium chloride) (PDADMAC) and CdTe quantum dots (QDs) (i.e., QD-PDADMAC nanocomposites) have been prepared based on electrostatic interaction. Transmission electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, and Zeta potential analysis were used to characterize the prepared QD-PDADMAC nanocomposites. It was shown that the QD-PDADMAC nanocomposites have the specific curly-shaped band-like morphology with the width of 4–8 nm and unequal length, and there are rich positive charges on the surface of the nanocomposites. The prepared QD-PDADMAC nanocomposites also had good fluorescence stability. The usage based on their good stability has also been studied by cellular and in vivo imaging. In comparison with the QDs without PDADMAC protection, the obtained QD-PDADMAC nanocomposites have better fluorescence stability and staining effect in biology imaging. After incubation for 24 h at 37°C, A549 lung cancer cells were almost not stained by QDs, similarity to the culture medium control group, and could be clearly stained by QD-PDADMAC nanocomposites. For in vivo imaging of mice by intraperitoneal injection, the fluorescence of QDs could not be seen in abdominal cavity at 30 min, and the nanocomposites' one could still be clearly observed at a longer time (1 h). Moreover, the intestine in the large area of the abdominal cavity was effectively stained.