TMD量子点荧光生物分析研究

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随着对二维(2D)过渡金属二硫化物材料(TMDs)的深入研究,零维(0D)TMDs材料因其独特的性质受到了研究者的广泛关注。0D TMDs材料主要包括量子点、纳米点、纳米颗粒等。与2D TMDs材料不同,0D TMDs拥有独特的结构与优异的性能,在许多领域具有潜在的应用前景。其中,TMDs量子点(QDs)具有生物相容性好、毒性低等优点,在细胞成像、生物医学和生物传感器等领域具有重要的应用价值,TMDs QDs荧光性能研究是目前的热点之一。在本文中,我们首次水热合成了水溶性的VS2 QDs,此新型TMDs QDs不但具有高分散性和良好的光稳定性,而且还具有优异的光致发光性能。基于VS2 QDs独特的荧光性能,我们设计并构建了几种荧光生物分析新体系,具体研究内容包括如下几个部分:一、碱性磷酸酶(ALP)是人体组织中能够发挥重要作用的一种水解酶,它与人体许多疾病密切相关,探索与开发ALP检测用的新材料以及设计ALP分析新策略对于疾病诊断与预防具有重要意义。在本文的第一部分中,我们通过水热法制备了尺寸约为3 nm的水溶性二硫化钒量子点(VS2 QDs),结构性能表征表明,VS2 QDs稳定性能良好,荧光性质优异,可作为一种理想的荧光探针,用于构建生物分析体系。基于VS2 QDs荧光,我们设计了一种无标记的“turn-on”荧光检测ALP活性的新体系:Fe3+通过静电吸附作用与VS2 QDs形成复合物,使荧光淬灭;ALP水解产物AA将Fe3+还原成Fe2+,从而使VS2 QDs的荧光得以恢复,通过荧光强度变化,实现了对ALP活性的高性能检测。实验结果表明,该方法检测范围宽(3-1000 U/L),检测限低(0.27 U/L)。二、谷胱甘肽(GSH)是一种重要的内源性抗氧化剂,可防止毒素和自由基的产生,并具有重要的细胞生物学功能。在本文的第二部分里,我们以VS2 QDs为荧光探针,设计并构建了一种基于MnO2纳米片的GSH荧光生物分析新平台。在此体系中,MnO2纳米片和VS2 QDs之间存在能量共振转移,从而淬灭了VS2QDs的荧光;加入GSH后,MnO2被还原成Mn2+,进而荧光得以恢复。通过体系中荧光强度的变化,实现了高选择性检测GSH的目的。实验结果表明,在0-500μM范围内,VS2 QDs/MnO2的荧光强度与GSH浓度呈良好的线性关系,检出限低至0.31μM。三、过度生产和滥用抗生素严重危害了食品安全和人类赖以生存的环境。在论文的第三部分中,基于四环素(TET)与适配体特异性结合所引起的荧光强度变化,我们设计并构建了一种新型的TET荧光特异性检测平台。首先,将标记TET适配体(Apt)的VS2 QDs通过特异性范德华作用与MoS2纳米片相结合,基于VS2 QDs和MoS2纳米片之间的荧光共振能量转移,使VS2 QDs的荧光发生淬灭;其次,当体系中含有TET时,Apt将与TET进行特异性结合,使VS2 QDs-Apt脱离了MoS2纳米片表面,因此,VS2 QDs荧光被恢复。荧光强度与TET浓度在10-250 ng/mL范围内呈良好的线性关系,检出限低至0.06 ng/mL上述研究结果初步表明,VS2 QDs可作为一种新型的荧光探针,将在生物医学和食品安全等领域具有潜在的应用价值。
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