功能化多肽量子点的制备及其生物医学应用 (1)

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1、南方医科大学2010级硕士学位论文功能化多肽量子点的制备及其生物医学应用Synthesisofpeptide-programmedquantumdotsforbiomedicalapplication课题来源：国家973项目基金(No．2011CB933600)学位申请人导师姓名专业名称培养类型培养层次所在学院贾静陈建海教授药剂学学术型硕士药学院2013年5月20日广州硕士学位论文功能化多肽量子点的制备及其生物医学应用硕士研究生：贾静指导教师：陈建海教授摘要研究背景：半导体纳米晶体，也被称为量子点，具有独特的光学、电子特性。因此，被广泛应用于发光设备、激光器、太阳能电池、生物标记和生物成像领

2、域。量子点作为一种半导体纳米晶体与有机染料相比，具有以下几个优点：比如可以通过调控粒径的大小来改变荧光发射波长，量子点可调节的波长范围从400nm．2000nm，覆盖范围很广，从紫外到近红外区域；有宽的的激发光谱和窄且对称的发射光谱；量子点的吸收光谱宽并且连续，同一波长的光可以同时激发不同尺寸的量子点而发出不同颜色的光，因此能够实现一元激发，多元发射，在生物成像领域适用于多色标记；很高的荧光量子产率，量子点的摩尔吸光系数高达106L／(mol·em)，因而可以产生较强的荧光信号；良好的耐光性和耐光漂白性：量子点的斯托克斯位移比较大，荧光寿命比较长(20．50ns)，使得信号能够显著的把背景和

3、其它荧光基团区分开来，所以可应用在时间分辨光学成像等。这些使他们成为理想的生物标记和生物成像的材料。虽然通过三辛基膦．氧化三辛基膦(TOP．TOPO)的有机相合成方法制备的高荧光的II．VI族半导体量子点方法已经很成熟了，但在生物应用上，这些疏水性的量子点需要通过双官能团的巯基配体、二氧化硅和聚合物等修饰剂进一步修饰使它们具有亲水性和生物相容性。不足的是，这些额外复杂的修饰过程，导致量子点的粒径变大并且荧光量子产率也降低很多，这是不利于在生物中应用的。为了克服这些缺陷，近年来，发展了以巯基为表面修饰试剂的水相合成量子点的方法。经过大量的努力，已经取得了重大的进展并且量子点的质量可以比得上用有

4、机金属合成的方法制备的量子点。CdTe量子点是一类研究最广泛T摘要的量子点，已经被深入的研究和表征，具有不同粒径大小的碲化镉量子点由于强大的量子限制效应，它的荧光几乎可以覆盖整个可见光谱范围。CdTe量子点已经被广泛应用于各个领域，从电子设备到传感器，尽管如此，但是它们的生物应用仍然是受限制的。这是因为它们在活细胞实验中会从巯基修饰的碲化镉量子点释放出有毒cd+离子而引起细胞毒性。近红外量子点对体内成像不仅需要很好的光学性能，并且应具有很小的粒径和减少有毒的元素，如Cd、Pb和Hg等。然而，制备小粒径和低毒的近红外量子点应用在生物影像上仍是一个挑战。因此有必要发现一种新的、可溶于水的、高荧光

5、强度、低镉或无镉的量子点，具有小的粒径和较低的细胞毒性，从而实现它们在生物学中广泛的应用。本课题主要研究在水相中合成量子点，通过改变反应条件来对优化量子点的合成，从而找到最佳的实验条件。进而一步合成功能化的多肽量子点，这种多肽功能化的量子点可以直接应用在生物标记、生物传感和生物成像上，合成方法简单，易操作，实验安全性高，试验中选择了四种不同的多肽以证明水相一步合成方法的通用性。通过比较不同反应条件下量子点吸收和发射、量子点的荧光及胶体稳定性、在不同pH、不同盐离子浓度中的稳定性、细胞成像和细胞毒性等试验来考察所合成的量子点。除了镉系的量子点，我们也对绿色无毒的Zn和Ag系量子点进行了研究，并

6、比较了新型的量子点与传统量子点在对细胞活性上的影响，在进一步扩大量子点在生物学上的应用范围打下了基础。第一部分：CdTe量子点的水相制备及其性能研究本部分主要研究CdTe量子点的水相制备，在水相中一步合成了尺寸较均一，分散性良好的CdTe量子点。分别采用0【．硫代甘油、巯基乙酸、巯基丙酸、L．半胱氨酸和乙酰半胱氨酸作为表面修饰剂，在水溶液中直接合成了CdTe量子点，通过优化反应条件如反应时间、不同表面修饰剂和Cd、Te比例等，单因素考察了CdTe量子点光学性能的变化规律。通过紫外吸收、荧光发射、荧光量子产率和半峰宽等光学性能的比较，我们发现0【．硫代甘油做表面修饰剂时合成CdTe量子点的成核

7、及生长速度最慢，巯基乙酸做表面修饰剂时合成CdTe量子点的成核及生长速度最快，还可以看出以0【．硫代甘油做表面修饰剂时，合成的CdTe量子II硕士学位论文点半峰宽较窄，说明量子点的分散性较好；以乙酰半胱氨酸做表面修饰剂时，合成的CdTe量子点的量子产率较高；改变Cd、Te比例的试验中，我们发现Cd、Te比例为1：1．23时，生成的量子点半峰宽比较窄，量子产率比较高；并且经共聚焦显微细胞成像实验验证了a．硫代甘