近年来,作为一种有前途的纳米材料,半导体量子点因具有微小的粒径,独特的光电特性,已广泛应用于临床医学,生物学和药理学领域。与其他半导体量子点相比,CdS量子点是一种典型的Ⅱ-Ⅵ族元素半导体量子点,带隙为2.4 eV,具有更加合适的价带和导带。理化制备手段较为成熟,但生物相容性差,在生物领域的应用存在一定的局限性。生物方法合成量子点合成过程简单、整个合成过程可用微生物进行自我控制、对环境更为友好,因此具有广阔的发展前景。-本文研究中,我们选用E.coli CD-2菌株,以氯化镉和L-半胱氨酸为前体盐生物合成CdS量子点,通过透射电子显微镜、X-射线能谱分析、X射线衍射、荧光光谱实验分析技术手段分析,结果表明CdS量子点位于细胞内部,单个纳米粒子的直径在4 nm左右、在细胞内分散性高,生物相容性好;能谱分析发现其细胞内Cd与S两种元素的比值为3:2,分析可能是由于未转化为CdS量子点的Cd2+存在;X射线衍射确定该CdS量子点的晶体类型为立方晶型;荧光光谱确定以365 nm的光激发时,CdS量子点在476 nm处有较强的荧光发射。用原子吸收光谱法测定了 CdS生物合成全过程中细胞外Cd2+、细胞内Cd2+和细胞内CdS量子点的含量。研究了 Cd2+和CdS量子点的抗菌活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化氢酶(CAT)活性在量子点生物合成过程中的作用。此外,在Western-Blot免疫学实验中观察蛋白质氧化程度。结果表明细胞内Cd2+转化形成CdS量子点的转化率为82.80%,与能谱分析结果一致。胞内合成CdS量子点并没有对细菌细胞有致命性的毒性;CdS合成过程中超氧化物歧化酶活和过氧化氢酶活增加,从而消除细胞内产生的ROS;然而,生物合成细胞仍然面临着Cd2+和CdS量子点诱导的严重氧化应激。通过荧光定量PCR检测CdS量子点合成过程中基因表达的变化,结果表明与对照组相比,在CdS量子点的合成过程中,所有与胞内ROS清除相关基因转录水平均明显增加。表明E.coli CD-2在合成CdS过程中可有效清除胞内产生的ROS,从而维持细胞的活性。在量子点合成过程中,四种分别与细菌蛋白合成、DNA修复、蛋白错误折叠修复及细胞分裂相关的基因转录均得到上调,该结果表明细菌在合成CdS量子点过程中需高效表达相关基因以应对量子点对细菌造成的毒害。