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。     

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.     

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.     

量子点荧光标记在重组噬菌体表面展示肽与胰岛素受体相互作用中的应用

近年来用于生物荧光标记的发光材料越来越多,尤其是具有较高发光效率、巯基羧酸修饰的纳米微粒,如CdSe,CdTe等半导体量子点(Ouantum dots,QDs)在生物荧光标记领域的应用已成为研究热点,QDs标记作为高灵敏度的非同位素荧光分析法,在实时监测生物体内,尤其是细胞内的蛋白质问相互作用以及研究细胞分化、细胞间相互作用方面的优势日益受到人们的重视。用有机荧光染料来标记细胞和生物分子的方法早已有应用嘲,但是传统的荧光染料有较多的缺陷：激发光谱窄;发射光谱很宽;易光漂白和光解。     

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.     

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。     

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.     

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...     

量子点标记天花粉蛋白的研究

将半导体量子点应用于记天花粉蛋白,研究了量子占标记天花粉蛋白的吸收光谱、荧光光谱和酶活性变化,与游离的QDs 相比,QDs-TCS的吸收光谱在400－600nm范围内不发生明显变化,QDs-TCS的发射光普发生蓝移,但发射半宽不变,标记上QDs后TCS的酶活性没有发生改变,利用双光子激发扫描荧光显微镜和激光共取焦显微镜同时观察QDs-TCS在人绒癌细胞内的分布发现,QDs-TCS能够跨膜进入细胞,并在细胸核周围呈聚集分布。     

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.     

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。     

量子点成像的新研究进展

量子点(又称纳米荧光颗粒)在生物学研究中特别是在生物医学成像方面的应用,已引起广泛关注。通过荧光成像可观察量子点标记分子与其靶标的相互作用,实时观测其在活细胞及活体中的运行轨迹,实现对细胞水平及在体层次的研究。本文综述了近两年量子点在光学成像中应用的新进展,展望了其应用前景。     

一种新型铜离子荧光探针——CdTe量子点

探讨了髙量子产率CdTe量子点作为铜离子探针的可能性,发现铜离子对碲化镉量子点的荧光有猝灭效应,且量子点溶液的荧光强度与铜离子浓度成良好的负相关线性关系.由于CdTe量子点比CdS具有更为优良的光学性质和稳定性,有望成为一种新型纳米离子探针.     

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%.     

用水溶液中合成的量子点作为生物荧光标记物的研究

以巯基丙酸(HS-CH₂CH₂COOH)为稳定剂,在水溶液中合成了具有窄而对称(FWHM=40nm)的荧光发射带且尺寸为3nm的CdTe半导体纳米粒子,并用此纳米粒子成功地标记了生物分子胰蛋白酶.与单独的CdTe纳米粒子的溶液相比较,CdTe-胰蛋白酶溶液的吸收光谱在400～600nm范围内较为平坦,其发射光谱蓝移8nm,但发射峰的半峰宽不变.实验证明,CdTe-胰蛋白酶溶液吸收和发射光谱的变化是由CdTe纳米粒子与胰蛋白酶之间的结合反应引起的,而不是由空气中的O₂所引起的,加热可促进CdTe纳米粒子与胰蛋白酶之间的结合反应.     

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...     

The Emerging Use of Quantum Dots in Analysis

Abstract

The optical properties of quantum dots (QDs) have made them attractive materials in diverse fields of application. Since water‐soluble derivatives were obtained, quantum dots have attracted intensive research interest in sensing, diagnosis, imaging, and optical tracking. The analytes that have been targeted span ions, small chemical molecules, proteins, nucleic acids, and cells. The fluorescence of functionalized QDs can be quenched, enhanced, or even ‘switch’ on and off in different cases. However, the mechanisms behind these various responses are not yet all fully understood. This review gives an overview of the emerging use of QDs in analysis. Typical examples, in particular in relation to the discussion on mechanisms are highlighted.     

新型低毒AgInS2量子点的制备和表征以及对肿瘤细胞的成像

在水相中快速合成AgInS2( AIS)量子点,并对其紫外-可见吸收光谱及荧光发射光谱进行了表征,通过电感耦合等离子体发射光谱仪分析了其元素组成,采用高分辨透射电镜观察其形貌与分布,并验证了它相对于传统的CdTe量子点在光稳定性和细胞毒性方面的优势。在AgInS2表面连接了叶酸实现了对肿瘤细胞的靶向成像。     

量子点及其在食品安全快速检测中的应用进展

食品中有害物质快速检测技术的发展,对食品安全和国民健康的意义重大。量子点作为一种具有超凡光电特性的纳米粒子,近年来已被广泛应用于食品安全快速检测领域。本文对量子点可视化传感器的检测机理及其对食品中农兽药、重金属等有害物的检测和食品非法添加物的无目标检测进行了综述,并对其存在的问题和未来的发展进行了探讨。