量子点具有合成简便、易功能化、发光性质优良等优点,已广泛应用于化学/生物传感和生物医学成像等领域。传统的CdSe和CdTe量子点由于含有重金属,其生物毒性和环境效应受到日益关注。在寻找CdSe和CdTe量子点的替代品的过程中,掺杂型量子点由于少量掺杂离子的引入却能调节宿主量子点光学和电学性能而受到广泛关注[1]。以Mn掺杂ZnS量子点为例,掺杂离子(Mn2+)的引入使得Mn-ZnS量子点具有了新型的室温磷光发射(寿命约为2 ms),改变了往日人们认为量子点只有寿命相对较短荧光发射的观点。掺杂量子点的长寿命磷光可以消除生物样品中背景荧光和散射光干扰,在生物分析中尤其有利。另外,相对于非掺杂ZnS量子点,Mn2+掺杂发射的能量相对于ZnS的带隙发生了红移,大大增加了Stokes位移。本文将汇报我们课题组近年来在Mn掺杂ZnS量子点方面开展的一些工作。首先,为了充分利用其磷光性质,我们发展了一种蛋白质介导合成Mn-ZnS量子点的方法[2a],进而发现蛋白质能赋予Mn-ZnS量子点新的金属离子选择性[2b]。并将此合成过程与生物信使分子H2S的检测过程合二为一,发展了一种用于生物样品中H2S检测的磷光探针[2c]。此外,我们进一步将蛋白质的识别作用与Mn-ZnS量子点的磷光性质融合,发展了一种免标记的分析物激活型蛋白酶磷光探针。进一步,我们根据Mn-ZnS量子点不含重金属以及其发射的590nm橙色磷光的特点,将Mn-ZnS量子点用于快速显现小汗腺指纹,开发了其在指纹成像方面的应用[2d]。其次,我们充分利用了Mn-ZnS量子点多维光学性质：除了优异的磷光发射(590 nm)性质,其还存在着位于420 nm处的ZnS的缺陷发光和光散射性质。我们通过充分挖掘分析物和Mn-ZnS量子点相互作用的各方面信息,由此提出基于不同原理的多种识别模式来提供相互独立、重叠少的信息,从而有效提高Mn-ZnS量子点的分析和分辨能力。在此基础上,我们发展了基于Mn掺杂ZnS量子点的二维(磷光+散射)和三维(磷光+散射+荧光)光学传感,用于蛋白质的识别与区分。