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吸收、荧光和共振瑞利散射光谱研究CdX(X=Se,Te)量子点与耐尔蓝、壳聚糖、糜蛋白酶及人血清白蛋白的相互作用

彭娟娟  
【摘要】: 近几十年来,量子点(quantum dots, QDs)以其抗光漂白能力强、激发光谱分布连续、荧光发射光谱窄且峰形对称、荧光发射波长随尺寸变化可调等一系列独特的光学性质而得到广泛应用。共振瑞利散射(resonance Rayleigh scattering, RRS)技术作为一种新的分析技术而受到人们的广泛关注,目前已在蛋白质、多糖、药物等分析研究中得到越来越多的应用。最近研究发现,它在研究纳米微粒方面也是一种有用的技术。目前研究比较多的有Au纳米、Ag纳米、CdS纳米,而用RRS光谱研究QDs的报道却很少。合成了水溶性的CdX (X=Se,Te) QDs,并用透射电镜(transmission electron microscopy, TEM)对其外貌特征和粒径进行表征。利用吸收光谱、荧光光谱和RRS光谱研究了CdTe QDs与染料耐尔蓝(Nile blue, NB)的相互作用,提出了相应的反应机理,并通过实验对其进行了论证;同时研究了CdSe QDs与壳聚糖(chitosan)、CdTe QDs与糜蛋白酶(chymotrypsin, chy)、CdTeQDs与人血清白蛋白(human serum albumin, HSA)生物大分子的相互作用;建立了以CdSe QDs作RRS探针检测chitosan的新方法;并讨论了CdTe QDs对chy和HSA荧光猝灭机理,得到了CdTe QDs与chy、HSA的结合常数及热力学常数。 1吸收、荧光和共振瑞利散射光谱研究碲化镉量子点与染料耐尔蓝的相互作用 合成了巯基乙酸(thioglycollic acid, TGA)修饰的CdTe量子点(quantum dots,QDs),其粒径为2-3 nm。利用吸收光谱、荧光光谱和共振瑞利散射光谱(resonance Rayleigh scattering, RRS)研究了CdTe QDs与染料耐尔蓝(Nile blue, NB)的相互作用。CdTe QDs与NB相互作用以后产生了新的吸收光谱,这说明CdTe QDs与NB之间存在着强烈的相互作用。在pH 6.8的缓冲溶液中,NB猝灭CdTe QDs的荧光,同时CdTe QDs-NB体系的散射强度(△IRRS)显著增强。据此推测NB通过静电引力和疏水作用力吸附到CdTe QDs表面形成了结合产物,而导致CdTe QDs的荧光猝灭。利用摩尔比法和等摩尔连续变化法实验得到CdTe QDs与NB的结合比为5:1。考察了适宜的反应条件、影响因素和共存物质的影响。同时讨论了CdTeQDs与NB的相互作用机理及RRS增强的原因。 2硒化镉量子点与壳聚糖相互作用的共振瑞利散射光谱研究 分别以巯基乙酸(Thioglycollic acid, TGA)和L-半胱氨酸(L-cysteine, L-Cys)为稳定剂,合成了粒径约2 nm的CdSe量子点(quantum dots, QDs),大量的稳定剂通过Cd-S连接到CdSe QDs的表面而使CdSe QDs带负电荷。CdSe QDs与壳聚糖(chitosan)的相互作用引起共振瑞利散射(resonance Rayleigh scattering, RRS)和共振非线性散射(resonance non-linear scattering, RNLS)显著增强,且散射强度(△IRRs)与chitosan的浓度在一定范围内成正比。研究了CdSe QDs与chitosan反应的适宜条件和影响因素、共存物质的影响。在最佳实验条件下,分别用TGA-CdSeQDs和L-Cys-CdSe QDs作RRS探针测定chitosan,其中L-Cys-CdSe QDs检测chitosan时具有更宽的线性范围0.042-3.0μg·mL-1和更低的检出限1.2 ng·mL-1.以此建立了一种CdSe QDs作探针RRS法测定chitosan的新方法。红外光谱(infrared spectrography, IR)和TEM表明,CdSe QDs与chitosan依靠静电引力和疏水作用力形成了网状结构的结合产物。讨论了RRS增强的原因。 3吸收、荧光和共振瑞利散射光谱研究碲化镉量子点与糜蛋白酶的相互作用 合成了巯基乙酸(Thioglycollic acid, TGA)修饰的CdTe量子点(quantum dots,QDs),其粒径为2-3 nm。利用吸收光谱,荧光光谱和共振瑞利散射光谱(resonance Rayleigh scattering, RRS)研究了CdTe QDs与糜蛋白酶(chymotrypsin, chy)的相互作用。在pH 7.2的缓冲溶液中,CdTe QDs通过静态猝灭方式猝灭chy的内源荧光。在温度为293,298和303 K时,CdTe QDs和chy的结合常数分别为2.87,2.83和2.69×103 M(-1)。计算得到反应过程的熵变,焓变。ΔS°为51.12 J·mol-1和ΔH°为-4.42 kJ·mol-1,这表明静电引力在保持结合产物的稳定性上起着重要的作用。CdTe QDs和chy的相互作用导致了CdTe QDs-chy体系散射强度(△IRRS)显著增强,且△IRRs与chy的浓度在一定范围内成正比,并且讨论了RRS增强的原因。 4吸收、荧光和共振瑞利散射光谱研究碲化镉量子点与人血清白蛋白的相互作用 以巯基乙胺(2-mercaptoethylamine hydrochloride, CA)为稳定剂合成了CdTe量子点(quantum dots, QDs)。利用共振瑞利散射光谱(resonance Rayleigh scattering,RRS),荧光光谱,吸收光谱和圆二色性光谱(circular dichroism spectroscopy, CD)研究了CA-CdTe QDs与人血清白蛋白(human serum albumin, HSA)的相互作用。CA-CdTe QDs对HSA的荧光猝灭类型为静态猝灭。计算了CA-CdTe QDs与人血清白蛋白的结合位点,结合常数及热力学参数ΔG°,ΔH°和ΔS°,其结果表明静电引力在保持CA-CdTe QDs-HSA的稳定性上起着重要作用。CA-CdTe QDs与HSA的相互作用导致了CA-CdTe QDs-HSA体系的散射强度(△IRRS)显著增强,散射强度(△lRRS)与HSA的浓度在一定范围内成正比,据此建立了CA-CdTe QDs作探针RRS法检测HSA的新方法。同时考察了适宜的反应条件和影响因素,研究了共存物质的影响。结果表明该方法有较好的选择性和较高的灵敏度,并且讨论了RRS增强的原因。


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