量子点的制备及其在分析中的应用

量子点的制备

及其在分析中的应用量子点纳米晶

量子点(Quantumdots)是半径小于或接近于激子玻尔半径的一类半导体纳米粒子，纳米晶(Nanocrystals)是一种特殊的纳米微粒，它具有规整原子排列，有着体相的晶体结构.

特点:宽的激发光谱窄的发射光谱可精确调谐的发射波长可忽略的光漂白性

研究较多的量子点

主要由II-VI族或III-V族元素组成

量子点的合成

1有机体系2水相体系有机金属法Schematicprocedureforthepreparationofhighqualitynanocrystalsviaorganometallicroutes.(J.Am.Chem.Soc.1993,115,8706)有机金属前驱体溶液烷基金属(如，二甲基镉)和烷基非金属(如，二-三甲硅烷基硒)主配体三辛基氧化磷(TOPO)及溶剂兼次配体的三辛基磷优缺点量子效率高(可达90%)荧光半峰宽窄(仅有30nm)是目前合成高质量量子点最成功的方法之一反应条件过于苛刻，严格的无氧无水操作原料价格昂贵，毒性太大，且易燃易爆改进的有机金属法

选用毒性小的金属氧化物(CdO)或盐(Cd(OOCCH3)2，CdCO3)选用长烷基链的酸、氨、磷酸、氧化磷为配体；以高沸点有机溶剂为介质降低了成本和对设备的要求减少了对环境的污染Chem.Eur.2002,8,334.大多数生物分子都是亲水的，有机相中的纳米晶必须通过进一步的表面亲水修饰才能具备生物亲合性，亲水修饰过程不但需要复杂的表面配体交换，而且会破坏量子点的发光性质。需要表面修饰偶联剂交换亲水作用水相法

J.Phys.Chem.B2002,106,7177.离子型前驱体，巯基小分子配体介质为水水热法制备CdTe

纳米晶为在水溶液中直接设计合成高质量的纳米晶开辟了新的途径Adv.Mater.,2003,15,1712~1715高温加快了纳米晶的生长速率和荧光半峰宽的窄化(黄绿光量子效率可达30％以上)量子点在分析研究中的应用离子传感器免疫分析酶活性分析DNA分析生物芯片应用细胞标记活体成像根据不同离子对量子点表面结构的影响从而改变量子点的荧光强度，可设计为不同离子的传感器，如Zn2+，Cu2+，CN-，Ag+等离子传感器量子点在生物分析中的应用荧光分析法常用于临床测定生物样品中某些成分的含量，但若直接用荧光光谱法对它们进行研究时，碱基和核酸的荧光量子效率很低，只有色氨酸、酪氨酸、和苯丙氨酸有天然荧光，因此检测它们的最好方法还是利用各种荧光探针。

目前，应用最为普遍的荧光探针是有机染料，但它们激光光谱都较窄，所以难同时激发多种组分，而其荧光特征谱又较宽，并且分布不对称，最严重的缺陷是其光化学稳定性差。与传统的荧光探针相比，量子点的激发光谱宽，且连续分布，即不同大小的纳米晶体能被单一波长的光激发而发出不同颜色的光，而发射光谱成对称分布且宽度窄，并且光化学稳定性高，不易光解。量子点作为一种荧光探针在生物标记及诊断领域有着广泛的应用前景。(NatureBiotechnology,2001)免疫分析利用抗原和抗体的特异性识别，再通过不同的量子点进行标记进行分析利用竞争性免疫反应，利用荧光共振能量转移的方法进行间接分析酶活性分析

将一多肽片断连接到量子点上，肽链另一端连接荧光染料分子，从而发生从量子点到染料分子之间的荧光能量转移，外加水解酶可切断特定的肽键，连有染料分子的片断掉下来，能量转移中止，这样可用于酶活性的分析DNA分析利用DNA链的互补规则，将分子信标的一头连到量子点上，此时因荧光共振能量转移而引起猝灭，当加入互补DNA时，发夹被打开，分子信标另一头上连有的猝灭剂远离QD，能量转移减弱，这样可灵敏地用于目标DNA的检测Nano

Lett2007荧光共振能量转移FRET生物芯片应用

量子点色彩的多样性满足了对生物高分子（蛋白质、DNA）所蕴含海量信息进行分析的要求：将聚合物和量子点结合形成聚合物微珠，微珠可以携带不同尺寸（颜色）的量子点，被照射后开始发光，经棱镜折射后传出，形成几种指定密度谱线（条形码），这种条形码在基因芯片和蛋白质芯片技术中有光明的应用前景细胞标记（细胞成像）在细胞成像分析中,理想的探针必须能够与感兴趣的细胞发生特异性的结合(1)探针必须具有足够的稳定性.(2)探针必须具有水溶性.(3)探针低毒或无毒,且不损伤细胞.(4)探针必须具有足够强的荧光以便能满足单细胞中单分子的研究.CdTe用于小鼠L929细胞的成像

量子点用于活体方面的研究将不同的CdSe/ZnS核-壳型量子点表面用不同的多肽修饰后,注射到老鼠体内,对活体切片后进行分析.

结果发现:不同多肽修饰的量子点可特异性的结合到正常或发生肿瘤老鼠的肺部脉管系统。这些结果预示着量子点可能进行疾病诊断和药物传递等方面的研究.AppliedBiologicalSciences,2002活体成像

量子点在基因组学、蛋白质组学、药物筛选以及细胞成像等方面有着广泛应