基于双亲性双电性化合物量子点的制备和应用

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量子点(Quantum Dots,QDs)是因电子态的量子限域效应表现出尺寸依赖的纳米晶体。量子点具有吸收光谱宽、发射光谱窄而对称、斯托克斯位移大、荧光强度高、发射波长随尺寸大小可调等优异的光学性质。基于这些优异的性质,量子点被广泛应用于生物医学领域,例如生物分子检测以及生物成像。目前,纳米颗粒在生物环境(例如蛋白,血清)中的非特异性吸附是影响包括量子点在内的纳米材料生物医学应用的重要因素。因此,如何降低纳米颗粒在生物环境中的非特异性吸附显得尤为重要。基于此,本论文主要是通过合成一种基于吡啶基团的双亲性双电性化合物,将其修饰于量子点表面降低其非特异性吸附。主要工作如下:(1)通过“热注法”在油相中合成了发射波长610 nm,平均粒径7 nm,绝对量子产率98%,表面为辛硫醇的Cd Se/Cd S量子点。设计并合成6种基于吡啶基团的双亲性双电性化合物。(2)该双亲性双电性配体通过疏水包覆的方式可以用于多种纳米材料的水溶化修饰,例如:可见光量子点Cd Se/Cd S、Zn Cd Se/Zn S,近红外量子点硒化银、碲化银,纳米铁等。优化出Cd Se/Cd S量子点用双亲性双电性配体疏水包覆的条件,通过红外光谱表征,水相量子点和双亲性双电性配体的红外光谱在3150-3000 cm-1和1224 cm-1处均存在吡啶和羰基的伸缩振动,说明量子点的表面成功修饰了双亲性双电性配体。通过动态光散射和透射电镜表征,双亲性双电性化合物在量子点表面的包覆层小于OPA在量子点表面的包覆层,其中Cd Se/Cd S水合粒径~12 nm,相较于OPA修饰的量子点,其水合粒径减少~6 nm,因此有望借助这类化合物实现小粒径量子点的制备。此外,该方法修饰的量子点在谷胱甘肽溶液中,光照下,不同生物培养基中具有良好的荧光稳定性和胶体稳定性。该配体修饰的Cd Se/Cd S量子点在4℃下能稳定保存6个月以上。(3)通过共聚焦成像和流式细胞术证明双亲性双电性配体修饰的量子点在细胞表面和内部非特异性吸附显著降低。通过控制量子点表面磺酸基和羧基的数量比为5000∶1,得到能稳定分散在缓冲溶液中且在细胞上非特异性吸附低的羧基量子点。将该量子点偶联链霉亲和素并结合实验室已有的两步法标记病毒策略,成功利用该量子点标记流感病毒。
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