荧光纳米晶的制备及其在免疫学中应用的初步研究

【摘要】：近年来，随着纳米科技的飞速发展，半导体纳米粒子以其独特的光学性质、电学性质使其在光学、电子学、信息学和生物学等方面表现出潜在的应用价值。１９９７年以来，随着荧光量子点合成技术和稳定性的提高，在医学、生物学方面，人们集中研究用荧光量子点代替传统的荧光染料，包括应用于免疫检测。荧光量子点相对于染料具优良的光学性质：宽激发、窄发射、发射峰可调以及相对于有机染料的长的荧光寿命和小的荧光猝灭。 应用荧光量子点作为生物标记材料，纳米晶表面的功能化问题是研究的核心问题。一方面高特性的荧光纳米晶一般都是在有机相中合成的，这就导致了荧光材料不能直接与生物体系相容，因此，利用荧光纳米晶作为生物标记探针，最重要的一步就是将有机相中的纳米晶转移到水相中。另一方面，为了能够与生物分子连接，纳米晶表面必须进行修饰，使其具有与生物分子作用的基团。在能够成功的解决表面功能化问题的基础上，荧光量子点才能作为生物标记材料得到应用。 基于以上思想，本论文在这些方面做了一些有益的工作，并得到了一些创新结果，其主要内容归纳如下： 1．CdSe纳米晶的制备及生长机制的研究。 详细研究了影响CdSe纳米晶尺寸变化的各种因素，包括温度、表面配体的量以及Cd、 Se前驱物的比例关系等。通过多种谱学方法对CdSe纳米晶结构和性质进行了表征。详细分析了CdSe纳米晶的生长过程和生长机制。 2． CdSe纳米晶的表面钝化及核壳生长机制的研究 CdSe纳米晶由于其表面存在着大量的缺陷态，使其易被氧化，从而导致纳米晶的荧光猝灭。本文选择了比CdSe带隙更宽的无机半导体材料，如：ZnSe、ZnO对CdSe纳米晶进行了包覆钝化，形成一种核壳结构。创新性地采用一步方法合成了CdSe/ZnSe核壳纳米晶，既在形成CdSe纳米晶的同时注入Zn前驱物，由于在CdSe纳米晶形成的过程中，Se前驱物 WP=113 是大过量的，这样过量的Se将与注入的Zn形成ZnSe, 并以CdSe为晶种进行生长。 首次在异相介质溶液中制备了CdSe/ZnO核壳材料。通过在CdSe纳米晶表面生长ZnO，一方面ZnO能够钝化CdSe，减少表面缺陷提高其发光效率。另一方面，由于ZnO是在乙醇相中形成的，其表面存在着大量的-OH和-COOH基团，这些基团使CdSe/ZnO核壳纳米晶在乙醇相中稳定的存在，达到了相转移的目的。 3．CdSe/ZnSe荧光纳米晶的相转移和包覆机制的研究. 首次采用磷脂所形成的囊泡对油相合成的纳米晶进行了包覆。这种包覆是通过疏水-疏水相互作用，荧光纳米晶镶嵌到囊泡的内部，这样，囊泡包覆的纳米晶既是水溶的，同时磷脂又提供了表面功能团，可以与生物分子偶连。研究了相转移和包覆的机制。 4．囊泡包覆的荧光纳米晶在生物标记方面的初步应用。 利用囊泡包覆的荧光纳米晶对乙肝表面抗原抗体进行了偶连标记，采用免疫层析试纸条对标记的结果进行了检测。结果表明，囊泡偶连的乙肝表面抗原抗体能够与层析试纸条上的抗抗体实现特异性的结合。同时，采用荧光免役实验也证实了囊泡包覆的纳米晶与蛋白结合的抗体活性。