水相合成量子点用于生物分子检测的研究

【摘要】：本文主要研究了水相合成量子点用于生物分子检测的研究。第一部分的实验工作是以巯基丙酸（HS-CH2CH2COOH）为稳定剂，利用在水溶液中合成的具有窄而对称的带边发射的CdTe半导体量子点标记生物分子牛血清白蛋白。该部分详细地研究了利用所合成的CdTe量子点标记牛血清白蛋白的实验条件，在选定的实验条件下，成功地使CdTe量子点与牛血清白蛋白相结合，并通过光谱数据、电泳、高效液相色谱、荧光显微图像等加以证实。选用水相合成的量子点不仅解决了量子点的水溶性问题，而且由于在该量子点的外面包覆了一层巯基丙酸，借助于其外端的羧基，即可与生物分子中的胺基通过酰胺键相结合，从而达到标记生物分子的目的。与单独的CdTe量子点的溶液相比，CdTe-牛血清白蛋白溶液的吸收光谱在400~600 nm范围内较为低矮，其发射光谱发生蓝移（8 nm），但发射峰的半峰宽不变。通过光谱数据、电泳、高效液相色谱和荧光显微图像等方法证明了CdTe-牛血清白蛋白溶液吸收和发射光谱的变化是由CdTe纳米粒子与牛血清白蛋白之间的结合反应引起的。 本文第二部分利用静电相互作用的原理成功地将在水相合成的量子点应用于亲和素的标记，并系统地研究了标记前后体系的发射光谱和吸收光谱的变化以及盐浓度、亲和素浓度和量子点大小对体系的光谱影响。实验中所采用的CdTe量子点也是在水相中合成的表面被巯基丙酸包覆的半导体纳米晶体。这不仅解决了半导体量子点的水溶性问题，而且由于在该量子点的外面包覆了一层巯基丙酸，在选定的pH值条件下，其表面带负电荷，它能与带正电荷的生物分子通过静电相互作用而结合，从而达到标记生物分子的目的。实验中通过光谱的变化证实了CdTe量子点与亲和素之间的结合反应。与单独CdTe量子点相比，标记了亲和素的量子点的发射光谱的峰位红移了9 nm，发射光谱的半峰宽不变；吸收光谱变得较平坦，且吸收值增强。通过改变体系 WP=4 的pH值验证了CdTe-亲和素溶液发射光谱和吸收光谱的变化确实是由CdTe量子点与亲和素之间的结合反应引起的。实验还考察了盐浓度对QDs-亲和素体系的影响情况，结果发现随着盐浓度的增大，QDs-亲和素体系的荧光峰位逐渐蓝移，而单独量子点的荧光峰位基本不变，这说明盐浓度的增加削弱了CdTe量子点与亲和素分子之间的结合作用。此外，本实验还进一步考察了亲和素浓度和量子点尺寸对体系光谱的影响。 总之，本文用CdTe量子点分别通过共价键和静电作用标记了两种生物分子，结果都十分令人满意。该方法简单、快速，为生物医学研究提供了一种非传统的荧光检测新方法。