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近年来,水溶性和生物兼容性量子点的合成越来越受到人们的关注,这是由于这种纳米材料具有优越的纳米荧光效应。相对于传统的有机荧光试剂,量子点具有吸收光谱宽而连续,发射光谱窄且对称,荧光效率高及发射光谱可调谐的优异性质,这使得量子点在物理学、化学及生物应用方面更加广泛。为了深入了解量子点的生物效应,将其有效地应用到分子生物学和细胞学中,研究量子点和生物分子之间的相互作用是非常有意义的。因此,本文通过水相合成法分别合成了巯基丙酸(MPA)和谷胱甘肽(GSH)修饰的CdTe量子点,并研究CdTe量子点与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。另外,用电化学扫描法制备了水溶性石墨烯量子点,及研究其在细胞标记与成像中的应用。主要研究内容和结果如下:(1)以巯基丙酸(MPA)和谷胱甘肽(GSH)为修饰剂,通过改变反应时间,用水相合成法合成不同粒径的水溶性CdTe量子点,用吸收光谱、荧光光谱、扫描电镜和透射电镜的手段对合成的量子点进行表征。吸收光谱和荧光光谱结果表明,CdTe量子点的粒径大小可以通过反应时间来控制,如合成MPA-CdTe量子点时,反应时间0.5-2h时为最佳;合成GSH-CdTe量子点时,反应时间1h为最佳,此时的粒径较小,荧光强度较强。扫描电镜和透射电镜结果显示量子点形状近似球形,分散性较好,粒径大小约为5nm。(2)研究了MPA-CdTe量子点和BSA之间的相互作用,利用荧光光谱法计算了它们之间的结合常数、热力学常数(△G、△H和△S)和结合位点等。计算结果表明CdTe量子点和BSA的相互作用是由于生成了基态配合物而产生的静态猝灭,并且它们之间的相互作用方式主要是静电作用力和疏水作用力。另外,采用了圆二色谱法通过观察BSA二级结构的变化来分析量子点和BSA之间的相互作用,实验结果表明量子点与BSA发生了作用,并且改变了BSA的构象和活性。结合热力学结果,可以认为蛋白质以一种更加松散结构通过特异性静电作用力吸附在量子点的表并且导致疏水空腔的暴露。为了进一步验证上述结论,改变了CdTe量子点和BSA相互作用的条件,如,pH、离子强度,重复进行荧光光谱和圆二色谱分析。实验结果同样证明了量子点和BSA之间的相互作用主要以静电作用力为主,但氢键和van der waals力也不可忽视。(3)采用电化学扫描法制备了水溶性的石墨烯量子点(GQDs)。用吸收光谱、荧光光谱、透射电镜和红外光谱的手段对其进行测试与表征。吸收光谱显示量子点在330nm处有一明显的吸收峰,主要是共轭双键的π→π*跃迁所致。荧光光谱显示GQDs具有与激发波长不相关的光致发光特征,说明GQDs的荧光发射机理与已经报道的碳量子点不同,GQDs的荧光来源不是因为量子点的大小。透射电镜图显示石墨烯量子点接近于球形,直径为3-5nm。红外光谱结果推论出石墨烯量子点含有大量的酰肼基团和类似于邻苯二甲酰肼的基团。用GQDs对大肠杆菌(E.coli)进行了的荧光标记。结果显示GQDs可以进入经过溶菌酶处理后的E.coli细胞里,从而对细菌进行了标记。