量子點的制備及其在分析中的應用

量子點的制備

及其在分析中的應用量子點納米晶

量子點(Quantumdots)是半徑小于或接近于激子玻爾半徑的一類半導體納米粒子，納米晶(Nanocrystals)是一種特殊的納米微粒，它具有規(guī)整原子排列，有著體相的晶體結構.

特點:寬的激發(fā)光譜窄的發(fā)射光譜可精確調諧的發(fā)射波長可忽略的光漂白性

研究較多的量子點

主要由II-VI族或III-V族元素組成

量子點的合成

1有機體系2水相體系有機金屬法Schematicprocedureforthepreparationofhighqualitynanocrystalsviaorganometallicroutes.(J.Am.Chem.Soc.1993,115,8706)有機金屬前驅體溶液烷基金屬(如，二甲基鎘)和烷基非金屬(如，二-三甲硅烷基硒)主配體三辛基氧化磷(TOPO)及溶劑兼次配體的三辛基磷優(yōu)缺點量子效率高(可達90%)熒光半峰寬窄(僅有30nm)是目前合成高質量量子點最成功的方法之一反應條件過于苛刻，嚴格的無氧無水操作原料價格昂貴，毒性太大，且易燃易爆改進的有機金屬法

選用毒性小的金屬氧化物(CdO)或鹽(Cd(OOCCH3)2，CdCO3)選用長烷基鏈的酸、氨、磷酸、氧化磷為配體；以高沸點有機溶劑為介質降低了成本和對設備的要求減少了對環(huán)境的污染Chem.Eur.2002,8,334.大多數生物分子都是親水的，有機相中的納米晶必須通過進一步的表面親水修飾才能具備生物親合性，親水修飾過程不但需要復雜的表面配體交換，而且會破壞量子點的發(fā)光性質。需要表面修飾偶聯劑交換親水作用水相法

J.Phys.Chem.B2002,106,7177.離子型前驅體，巰基小分子配體介質為水水熱法制備CdTe

納米晶為在水溶液中直接設計合成高質量的納米晶開辟了新的途徑Adv.Mater.,2003,15,1712~1715高溫加快了納米晶的生長速率和熒光半峰寬的窄化(黃綠光量子效率可達30％以上)量子點在分析研究中的應用離子傳感器免疫分析酶活性分析DNA分析生物芯片應用細胞標記活體成像根據不同離子對量子點表面結構的影響從而改變量子點的熒光強度，可設計為不同離子的傳感器，如Zn2+，Cu2+，CN-，Ag+等離子傳感器量子點在生物分析中的應用熒光分析法常用于臨床測定生物樣品中某些成分的含量，但若直接用熒光光譜法對它們進行研究時，堿基和核酸的熒光量子效率很低，只有色氨酸、酪氨酸、和苯丙氨酸有天然熒光，因此檢測它們的最好方法還是利用各種熒光探針。

目前，應用最為普遍的熒光探針是有機染料，但它們激光光譜都較窄，所以難同時激發(fā)多種組分，而其熒光特征譜又較寬，并且分布不對稱，最嚴重的缺陷是其光化學穩(wěn)定性差。與傳統(tǒng)的熒光探針相比，量子點的激發(fā)光譜寬，且連續(xù)分布，即不同大小的納米晶體能被單一波長的光激發(fā)而發(fā)出不同顏色的光，而發(fā)射光譜成對稱分布且寬度窄，并且光化學穩(wěn)定性高，不易光解。量子點作為一種熒光探針在生物標記及診斷領域有著廣泛的應用前景。(NatureBiotechnology,2001)免疫分析利用抗原和抗體的特異性識別，再通過不同的量子點進行標記進行分析利用競爭性免疫反應，利用熒光共振能量轉移的方法進行間接分析酶活性分析

將一多肽片斷連接到量子點上，肽鏈另一端連接熒光染料分子，從而發(fā)生從量子點到染料分子之間的熒光能量轉移，外加水解酶可切斷特定的肽鍵，連有染料分子的片斷掉下來，能量轉移中止，這樣可用于酶活性的分析DNA分析利用DNA鏈的互補規(guī)則，將分子信標的一頭連到量子點上，此時因熒光共振能量轉移而引起猝滅，當加入互補DNA時，發(fā)夾被打開，分子信標另一頭上連有的猝滅劑遠離QD，能量轉移減弱，這樣可靈敏地用于目標DNA的檢測Nano

Lett2007熒光共振能量轉移FRET生物芯片應用

量子點色彩的多樣性滿足了對生物高分子（蛋白質、DNA）所蘊含海量信息進行分析的要求：將聚合物和量子點結合形成聚合物微珠，微珠可以攜帶不同尺寸（顏色）的量子點，被照射后開始發(fā)光，經棱鏡折射后傳出，形成幾種指定密度譜線（條形碼），這種條形碼在基因芯片和蛋白質芯片技術中有光明的應用前景細胞標記（細胞成像）在細胞成像分析中,理想的探針必須能夠與感興趣的細胞發(fā)生特異性的結合(1)探針必須具有足夠的穩(wěn)定性.(2)探針必須具有水溶性.(3)探針低毒或無毒,且不損傷細胞.(4)探針必須具有足夠強的熒光以便能滿足單細胞中單分子的研究.CdTe用于小鼠L929細胞的成像

量子點用于活體方面的研究將不同的CdSe/ZnS核-殼型量子點表面用不同的多肽修飾后,注射到老鼠體內,對活體切片后進行分析.

結果發(fā)現:不同多肽修飾的量子點可特異性的結合到正?；虬l(fā)生腫瘤老鼠的肺部脈管系統(tǒng)。這些結果預示著量子點可能進行疾病診斷和藥物傳遞等方面的研究.AppliedBiologicalSciences,2002活體成像

量子點在基因組學、蛋白質組學、藥物篩選以及細胞成像等方面有著廣泛應