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量子点作为一种新型荧光纳米材料,已经在生物探针、生物标记、细胞成像、疾病检测等领域广泛应用；相对于其应用,量子点与生物大分子的相互作用研究还非常少。本论文利用荧光光谱、紫外-可见吸收光谱、红外光谱等光谱的方法研究量子点与生物大分子间的相互作用,主要内容及结果如下:
1.采用紫外-可见吸收、荧光及红外光谱法研究了三种巯基化合物(巯基乙酸,TGA；L-半胱氨酸,L-Cys;还原型谷胱甘肽,GSH)修饰的CdTe量子点与牛血清白蛋白(BSA)之间的相互作用。通过Stern-Volmer方程比较了三种修饰试剂对BSA荧光猝灭的影响。结果表明,三种CdTe量子点与BSA的相互作用都是静态猝灭过程,猝灭常数KSV(L-Cys)>KSV(TGA)≈KSV(GSH)；TGA和L-Cys修饰的CdTe量子点与BSA的结合力主要为疏水作用力,而GSH修饰的量子点与BSA形成了复合物,其结合力既有氢键作用力又有疏水作用力；并比较了不同CdTe量子点与BSA相互作用过程的△Hθ、△Gθ和△Sθ。以上结果说明量子点与BSA的作用过程与量子点表面修饰试剂的类型有关。
2.采用紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、琼脂糖凝胶电泳等方法研究了不同粒径的CdTe量子点与小牛胸腺核糖核酸(ctDNA)之间的相互作用。通过等摩尔比法和Frisch-Simha-Eirich吸附方程计算了不同粒径CdTe量子点与ctDNA的平均表面结合数。结果表明:随着量子点尺寸的增加(1.80～3.36 nm),ctDNA在量子点表面的平均结合数也逐渐增加(0.51～2.09)。机理研究也表明CdTe与ctDNA之间以表面结合方式发生相互作用。
3.利用量子点尺寸的可控性,构建了一种有效的CdTe量子点(供体)-罗丹明6G(受体)荧光共振能量转移(FRET)体系。发现激发波长在513 nm的CdTe量子点可以与R6G发生有效的共振能量转移,其F(o)rster半径为R0=24.4(A),能量转移效率为56.3％,转移距离(r=23.4(A))小于F(o)rster半径,表明本FRET体系可以准确测量1～6 nm之间的距离。用所建立的FRET体系研究CdTe与BSA形成复合物的相互作用,将CdTe-BSA按照1:1形成复合物,与R6G形成新的能量转移体系,比较加入BSA后形成复合物对能量转移体系的影响,发现虽然加入BSA后CdTe的荧光强度显著增加,但是CdTe-BSA复合物-R6G体系的能量转移效率减小,从56.3％减小到45.8％,且转移距离从23.4(A)增加到29.3(A)。
本论文深入的研究了量子点与生物大分子间的相互作用,包括修饰试剂、量子点尺寸、能量转移效应等对量子点与生物大分子间相互作用的影响,为量子点在生物领域的应用提供了重要的参考依据。