论文部分内容阅读
半导体纳米材料-量子点(Quantum Dots)具有独特的光物理和电子特性,例如高荧光量子产率、高荧光稳定性、强抗光漂白与降解能力、宽光致发光光谱和窄而对称的激发光谱、荧光寿命远长于传统荧光染料、斯托克斯位移(Stokes Shift)大和光致发光光谱具有尺寸依赖性等。量子点最初作为一种优秀的荧光团被广泛应用于电子科学、光学、分析科学、生物成像和医学治疗等各个领域。量子点作为一种比较新颖的荧光标记团,在应用的时候也要关注其不容忽视的问题,例如细胞毒性问题,重金属容易在生物体内蓄积,而量子点多含有有害的重金属物质。关于量子点生物相容性问题,常规的高荧光量子产率的量子点都是在油相中合成,对原料要求高且产品表面包覆着疏水层,均限制了其应用到生物领域。在数十年的研究中,主要的解决方案有三种:一种是配体交换法,通过替换掉量子点表面的疏水配体来增强水溶性;另一种是表面硅烷化处理,就是在表面包覆一层硅氧烷;最后一种是聚合物包埋法,与硅烷化类似,通过两亲性聚合物包裹量子点而保留了量子点表面的疏水配体,从而保持了油溶性量子点高荧光性能。本论文的主要工作内容是通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚马来酸酐-1-十八烯交替共聚物(PMA-ODE)的混合聚合物包覆油溶性CdSe/ZnS(核/壳型)量子点,制备聚合物包覆的量子点微球。在弱碱性环境中(浓氨水水溶液提供碱性环境)马来酸酐环水解,得到羧基功能化的PMMA-PMA-ODE荧光微球,大大增强其水溶性,成功将油溶性CdSe/ZnS (核/壳型)量子点转入到水相中。随后,将得到的荧光微球作为荧光体应用于两种物质的低浓度检测中,初步探索了相转移后的量子点微球分别在生物大分子(降钙素原)和中药小分子(槲皮素)含量检测中应用的可行性,并得到以下结论: (1)在量子点的表面修饰方面,采用了乳液聚合的方法将油溶性 CdSe/ZnS(核/壳型)量子点包埋进混合聚合物中,并在适当的弱碱性环境中水解马来酸酐环,从而得到大量羧基基团修饰的水溶性 PMMA-PMA-ODE 荧光微球。荧光微球的最大发射波长为615 nm,半峰全宽(FWHM)仅有39 nm,平均尺寸在400 nm左右,并探究了合成条件中聚合物总量、两种聚合物比例(PMMA:PMA-ODE)和表面活性剂的量对荧光微球尺寸的影响。经过对合成条件的优化,得到尺寸相对较小,形貌相对较好的荧光微球,并探究了其在不同的生理条件下(不同氯化钠浓度、不同温度、不同酸碱度和磷酸盐缓冲溶液中)的物理和光学稳定性。通过测试,所制备的水溶性 PMMA-PMA-ODE 荧光微球在不同的生理环境中均表现出较为良好的物理及荧光稳定性,可以进一步探究其在检测方面的实际应用。 (2)一方面,将PMMA-PMA-ODE量子点微球作为荧光标记物与免疫层析技术结合,成功制备了纸基生物传感器-荧光量子点微球免疫层析试纸条(QBs-ICA试纸条),应用于人血液中低浓度降钙素原的检测中。QBs-ICA试纸条灵敏度可达0.05 ng/mL,同市场上售卖的以胶体金作为荧光标记物的侧流免疫层析试纸条和酶联免疫吸附试剂盒(ELISA)比较,检测限仅是它们的六十分之一。另一方面,基于槲皮素能够猝灭荧光这一机理,以 PMMA-PMA-ODE 量子点微球作为荧光探针,槲皮素作为猝灭剂,建立了一种荧光光谱分析方法检测槲皮素含量。经过相关计算,同时借助紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱,分析了槲皮素猝灭水溶性 PMMA-PMA-ODE 微球荧光的类型及机理。同时对分析方法的准确性和抗干扰能力的考察,证实了所合成的水溶性PMMA-PMA-ODE荧光微球可以用于低浓度槲皮素检测中,为槲皮素的定量分析提供了一种可行、灵敏、便捷、快速的分析方法。