量子点荧光传感器的设计及应用

量子点(quantum dots,QDs)是一种新型的纳米荧光材料,具有优良的光电性质,已广泛应用于荧光传感及可视化检测,可实现对靶标分子高灵敏、高特异性分析。本文主要论述了量子点的表面化学修饰,以及量子点传感的作用原理,如荧光共振能量转移、电荷转移、直接荧光传感、生物发光共振能量转移、化学发光共振能量转移以及电化学发光,利用这些原理设计出不同的荧光传感器,并应用于不同分子或离子的可视化检测。同时对量子点的荧光传感存在的问题及挑战进行了总结,并提出量子点荧光传感将向生物相容性好、细胞或生物体内实时可视化检测、复杂体系中进行多靶标同时检测以及量子点的逻辑运算等方向发展。     

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．     

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.     

基于量子点标记的适配体技术在分析检测中的研究进展

由于光学性质独特,量子点成为近年来发展起来的极具应用前景的半导体纳米材料,作为荧光标记物在生物和化学领域备受关注。随着生物技术的发展,适配体以其高特异性、强亲和力等特点被用作生物探针或生物传感元件,在分析检测中得到广泛应用。将量子点与适配体结合构建的纳米生物识别体系,互补结合适配体和量子点的特殊性质,可实现对靶标物质的超灵敏、高选择性及快速检测。本文概述了量子点的合成、修饰及其与适配体的偶联,重点介绍了近几年基于量子点标记的适配体技术在生物分子、病原微生物、细胞、真菌毒素等方面的应用,并展望了该技术在分析检测领域的发展趋势。     

分子印迹荧光探针在农药检测中的应用进展北大核心CSCD

分子印迹聚合物由于可特异性地从样品溶液中富集目标物,已被广泛应用于粮食、果蔬等食品以及水、土壤等环境中农药的提取和检测.将分子印迹技术和量子点修饰技术相结合形成的分子印迹荧光探针,可以实现对目标物的高灵敏快速检测.据此,对分子印迹技术的原理、制备方法及应用进行了概述,并进一步阐述了量子点修饰的分子印迹荧光探针在农药检测中的应用和展望.     

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。     

新型荧光分子印迹膜特异性识别和检测目标蛋白质

制备了一种新型荧光分子印迹膜(L-半胱氨酸修饰的量子点嵌入的分子印迹膜(QDs@MIM)),并将其作为荧光人工受体用于目标蛋白质(溶菌酶)的特异性识别和检测。QDs@MIM以溶菌酶为模板分子、丙烯酰胺为功能单体、L-半胱氨酸修饰的量子点为辅助单体、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在预硅烷化的玻璃板上制备而成。在最佳条件下,QDs@MIM对溶菌酶检测的线性范围为0.1~1.0μmol/L,吸附平衡时间为4 min,选择性因子为6.2。该方法操作简单、吸附平衡时间短、选择性高,具备作为生物传感器快速分析样品中目标蛋白质的潜力。     

功能化量子点应用于无机离子和小分子识别

量子点作为新型荧光材料广泛应用分子识别研究,其表面功能化修饰能有效改善它在分子识别中的选择性和灵敏度。本文按功能化基团与量子点的连接方式分类,分为：以硫原子为连接基的功能化量子点（包括简单巯基化合物修饰的量子点、以简单巯基化合物为前驱体修饰的量子点、其他类型含巯基化合物修饰的量子点以及含-CS2化合物修饰的量子点）、以氧原子为连接基的功能化量子点和以氮原子为连接基的功能化量子点。评述了近5年来以上述类别的功能化量子点在无机离子和小分子识别研究中的应用。     

Cu2+修饰的氮掺杂石墨烯量子点荧光传感器检测2-巯基苯并噻唑的研究

采用一步水热合成法制备了氮掺杂石墨烯量子点(N-GQDs),量子点表面的特定官能团与Cu~(2+)进一步结合后,形成N-GQDs-Cu~(2+)络合物,有效地猝灭了荧光。加入2-巯基苯并噻唑(MBT)时,由于MBT与Cu~(2+)具有强作用力,使得Cu~(2+)从量子点表面解离下来,量子点荧光恢复。据此构建了一种基于Cu~(2+)修饰的氮掺杂石墨烯量子点的高灵敏荧光传感器用于MBT的检测。在最佳实验条件下,MBT在0.4～40.0μmol/L浓度范围内与荧光恢复强度呈良好线性,检出限为0.1μmol/L。该方法用于实际水样中MBT的检测,加标回收率为95.0%～101%。     

氧化石墨烯荧光传感器

氧化石墨烯因其独特的光学、表面、机械、电学及热学性质在诸多领域都具有良好的应用前景。利用氧化石墨烯能够有效猝灭荧光体(染料分子、量子点及上转换纳米材料)荧光的特性,结合相关生物分析技术,相继开发了各种荧光传感器。本文综述近年来氧化石墨烯荧光传感器的基本原理及研究进展,主要讨论氧化石墨烯荧光传感器在重金属离子、DNA、蛋白质及生物小分子的分析应用,并对该领域的应用前景进行了展望。     

基于生物功能化纳米DNA探针及其传感策略

随着人类基因组计划的完成和功能基因研究的深入,基因诊断已成为分子生物学和生物医学的重要研究领域。DNA生物传感器作为一种利用核酸碱基配对原则进行识别,能对基因片段实现持续、快速、灵敏和选择性检测的新方法,近年来发展非常迅速。纳米材料由于具有独特物理化学性质、良好的生物相容性、优越的机械性能及表面易于生物功能化等特点,被广泛应用到生物分析之中。各种各样组成、尺寸、维度及形状的纳米材料如量子点、贵金属纳米材料、碳纳米材料等被可控地修饰上不同的生物分子,用于发展特殊性质的纳米探针,构建DNA生物传感器,实现对DNA片段高灵敏及高特异性的检测。     

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.     

利用水相合成的量子点标记木瓜蛋白酶的研究

利用半导体纳米粒子 (也称半导体量子点 ,Quantum Dots,以下简称 QDs)和表面修饰技术制备的半导体荧光探针具有极其优良的光谱特征和光化学稳定性 [1] .自 1 997年以来 ,随着量子点制备技术的不断提高 ,量子点在生物医学方面已有应用 . 1 998年 ,Alivisatos[1] 和 Nie[2 ] 两个研究小组分别将结合了生物分子的 QDs作为荧光探针应用于生物体系 ,开创了纳米粒子应用的新领域 .最近 Nie等 [3 ]在利用量子点编码生物分子的研究中取得了突破性进展 .目前 ,纳米粒子与生物分子的连接以共价键方式相结合最为常见 [1,2 ,4 ,5] ,而且在这些应用中…     

基于氧化石墨烯和DNA量子点组装体的DNA二元逻辑检测及循环可逆设计

制备了水溶性的氧化石墨烯(GO)和以DNA为模板的Cd Te量子点(P1),通过GO与P1的π-π堆积作用组装构建了纳米生物传感器,将其用于双目标DNA分子的逻辑检测,实现了较高的选择性;通过改进DNA序列,实现了该传感器对双目标分子的可逆循环检测及重复利用.利用原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜、电泳和荧光光谱等方法对传感器的构建和检测过程进行了表征.该P1-GO纳米生物传感器在核酸检测等领域具有较大的应用前景.     

量子点的聚合物表面修饰及其应用

量子点作为新型纳米发光材料备受关注,但由于光学稳定性和生物相容性的问题而在实际应用上受限。聚合物对量子点的修饰能够提供量子点合成的有效支撑基质,而且还可以改善量子点的稳定性和单分散性,进而可以拓展量子点应用于化学、物理以及生物学领域。基于聚合物修饰量子点的优势,本文简述了聚合物表面修饰量子点的方法、合成路线、步骤、特点以及发展现状。其中,双亲分子涂敷的量子点可以改善量子点的水溶性;多基配体包裹的量子点更具有稳定性和功能性;末端功能化聚合物表面修饰的量子点则可以合成更为先进功能的材料;胶封树枝状定域量子点具有单分散和优越发光特性。同时,还综述了各种表面修饰方法的最新研究进展,存在问题以及应用发展趋势。     

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.     

分子印迹表面等离子共振传感器在食品安全检测中的最新研究进展

分子印迹聚合物具有空间结构选择性高、稳定性好和制备过程简单等特点,结合表面等离子共振传感器,可用于分子间相互作用和结合特性的研究。随着石墨烯、量子点等纳米材料的出现和广泛应用,基于分子印迹技术的表面等离子共振传感器的灵敏度获得了改善,促进了该技术在食品安全检测领域的快速发展。该文基于分子印迹技术简要介绍了表面等离子共振传感器芯片的制备技术、分析体系及其优点,重点分析了国内外将分子印迹-表面等离子共振传感器用于食品安全检测的最新研究成果,阐释了分子印迹-表面等离子共振技术的优势,并展望了该技术在食品安全分析领域的发展趋势。     

基于CdSe@CdS/壳聚糖/gC3N4复合物的卡那霉素电化学发光适配体传感器

利用核壳型的CdSe@CdS量子点作为发光物质,并用壳聚糖(CS)、类石墨烯氮化碳(gC₃N₄)与CdSe@CdS量子点合成了CdSe@CdS/CS/gC₃N₄复合物,将该复合物修饰至玻碳电极(GCE)表面,将适配体(Apt)的互补DNA链(cDNA)通过化学反应连接到量子点上,Apt与cDNA发生杂交反应而被修饰至电极表面。将辣根过氧化物酶(HRP)固定到该修饰电极表面,构建了检测卡那霉素(Kana)的电化学发光(ECL)适配体传感器。通过生物催化沉淀(BCP)方法实现Kana的检测,溶液中无Kana时,在H₂O₂的存在下,修饰在电极上的HRP可以催化氧化4-氯-1-萘酚(4-CN),在电极表面产生不导电的苯并-4-氯己二烯酮沉淀,导致电化学发光信号明显降低。溶液中存在Kana时,Kana会与Apt特异性结合,部分dsDNA解旋,导致部分HRP从电极表面脱落,BCP反应减弱,导致ECL信号增强,实现目标物质的特异性检测。计算适配体传感器在Kana溶液中的...     

荧光纳米材料在病原微生物检测中的应用

病原菌污染给人类的健康带来极大的安全隐患,对病原菌快速、准确和灵敏的检测是减少污染的重要手段。传统检测病原菌的方法存在耗时长和操作繁琐等缺点。荧光纳米材料具有荧光强度高、稳定性好以及良好的生物相容性等优势,为应用其构造传感器用于病原菌检测提供了新的研究途径。本文对近年来常见荧光纳米材料,包括半导体量子点、金属纳米簇、碳纳米材料、上转换纳米粒子和荧光硅纳米颗粒,在病原菌检测方面的应用进行了概述,着重将不同类别荧光纳米材料的光学性质和检测机理进行了分析和比较。纳米材料的生物修饰是实现病原菌特异性识别的重要环节,本文对抗体、适配体、噬菌体和抗生素等病原菌识别方式的特点及其与纳米材料的连接方式进行了介绍。最后对不同荧光纳米材料在检测病原菌中具有的优势和局限性进行了总结,并对其在未来的应用与研究重点进行了展望。     

半胱胺包被的碲化镉量子点的直接水相制备及其与DNA链接

用半胱胺作为表面修饰剂,在水相中制备了稳定的CdTe纳米量子点。吸收光谱和荧光光谱表明,所合成的CdTe量子点具有优异的发光特性。透射电子显微境(TEM)表征了纳米微粒的结构和粒径分布。与目前较为普遍的用巯基羧酸等其它稳定剂在水相中合成的CdTe量子点相比,半胱胺包被的CdTe量子点的前驱体不需要加热就能受激发出荧光,在100℃加热20min后,荧光明显增强;而巯基羧酸包被的CdTe量子点前驱体受激不能发光。本工作还利用量子点上包被的半胱胺上的氨基,实现了与单链DNA分子的直接链接,链接后溶液的发射峰位红移19nm,荧光强度增强。