荧光纳米探针在生命科学中的应用

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1、纳米荧光探针在生命科学中的应用摘要：纳米荧光探针(fluorescentprobe)在化学传感、光学材料及生物检测和识别等领域得到了广泛的应用，并成为实现上述功能的一种主要的技术手段。但以传统的有机荧光染料为主的荧光探针在应用中也存在一些难以克服的缺陷。最近，无机发光量子点、荧光聚合物纳米微球、复合荧光二氧化硅纳米粒子等荧光纳米探针的相继出现，在一定程度上克服了传统有机荧光试剂的缺陷，为生物分析提供了新的发展领域，成为了近年来研究的热点。关键字：纳米荧光探针、生物检测和识别、无机发光量子点Abst

2、ract：Nanofluorescenceprobeiswidelyusedinchemicalsensing,opticalmaterialsandbiologicaldetectionandidentificationfield,andtorealizetheabovefunctionsasaprimarytechnology.Butinatraditionalfluorescentprimarilyorganicfluorescentprobesintheapplicationofsomea

3、redifficulttoovercomedefects.Recently,inorganiclightquantumdots,fluorescencepolymermicrospheres,nanocompositefluorescencesilicananoparticlesandfluorescencenanoproberhaveappearedinacertainextent,gservedthedefectsofconventionalorganicfluorescencereagent

4、,biologicalanalysistoprovidethenewdevelopmentarea,becomethefocusofresearchinrecentyears.Keywords:Nanofluorescenceprobe,Biologicaldetectionandrecognition,Inorganicglowingdots1、Classificationoffluorescentnanoprobe荧光纳米粒子是指与蛋白质或其他大分子结构非共价相互作用而使一种或几种荧光性质发生

5、改变的小分子物质。可用于研究大分子物质的性质和行为。可以发荧光的半导体纳米微晶体（量子点）或将荧光团通过包埋、共价键连接以及超分子组装等方式引入有机或无机纳米粒子中，并让纳米粒子承担有机小分子荧光染料的检测、标记等功能。与传统的荧光染料相比，荧光纳米粒子具有更高的亮度和光稳定性，也能更加容易地实现水分散性和生物相容性。另外，随着纳米制备技术的进一步提高，对纳米粒子的尺度的精确控制及对粒子功能化手段的日臻完善，这在很大程度上使荧光纳米粒子满足了化学传感器、生物探针等领域的要求。目前荧光纳米粒子主要有

6、无机发光量子点、荧光高分子纳米微球、复合荧光二氧化硅纳米粒子三大类。1.1Quantumdots通常是一种由n一Vl族或m一V族元素组成的纳米颗粒，直径在1一100nm之间，能够接受激发光产生荧光的半导体纳米颗粒。量子点在生物标记、太阳能电池和发光器件等领域具有广泛的应用前景。量子点粒径很小，它们的电子和空穴被量子限域，连续能带变成具有分子特性的分立能级结构，因此光学行为与一些大分子很相似，可以发射荧光。量子点的体积大小严格控制着它的光谱特征。量子点的晶体颗粒越小，比表面积越大，分布于表面的原子就

7、越多，而表面的光激发的正电子或负电子受钝化表面的束缚作用就越大，其表面束缚能就越高，吸收的光能也越高，即存在量子尺寸效应，从而使其吸收带蓝移，荧光发射峰也相应蓝移。可见，相对于其他传统的荧光染料而言，量子点由于其量子尺寸效应，粒径不同或组成材料不同即可发射不同颜色的荧光。1.2Applicationofquantumdotsinlifescience纳米荧光探针在生命科学中的应用很多现代发光材料和器件都由半导体量子结构所构成，材料形成的量子点尺寸都与过去常用的染料分子的尺寸接近，因而象荧光染料一样

8、对生物医学研究有很大用途。从生物体系的发光标记物的差别上讲，量子点由于量子力学的奇妙规则而具有显著的尺寸效应，基本上高于特定域值的光都可吸收，而一个有机染料分子只有在吸收合适能量的光子后才能从基态升到较高的激发态，所用的光必须是精确的波长或颜色，这明显与半导体体相材料不同，而量子点要吸收所有高于其带隙能量的光子，但所发射的光波长（即颜色）又非常具有尺寸依赖性。所以，单一种类的纳米半导体材料就能够按尺寸变化产生一个发光波长不同的、颜色分明的标记物家族，这是染料分子根本无法实现的。1.