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由于半导体荧光量子点具有许多独特的性质,比如宽带吸收和窄峰发射、随尺寸可调的发光波长、较好的光稳定性以及较长的荧光寿命等,这些特性使得荧光量子点成为了颇具应用前景的新型生物荧光探针。然而,用荧光量子点在活体系统内进行标记并作荧光成像的研究时,通常所使用的可见光波段范围内的单光子荧光激发(SPE)很可能无法达到非常令人满意的效果。原因有两点,一是由于可见光在生物体内的穿透深度很浅;二是因为细胞内存在的天然荧光素的自发荧光干扰非常强。同时,由于700-900nm的近红外光对生物组织具有很强的穿透性,这使得使用近红外激光对量子点进行双光子激发很可能在生物医学领域成为一种优于单光子激发的探测成像手段,并受到了广泛的关注。本文主要围绕着两点展开,一个是双光子激发中量子点的双光子吸收截面,另一个是对细胞进行荧光标记时的量子点输运问题。主要有以下几方面的结果:
1、利用双光子诱导荧光法测量了了本文中所使用的608nm和660nm量子点(thiol-chapped CdTe QDs)的双光子吸收截面,并与一些细胞内常见的天然荧光素的双光子吸收截面进行了比较。指出了使用双光子激发成像是避免天然荧光素干扰的有效方法。
2、测量了细胞内量子点的双光子吸收截面。建立了一套方法,规避并解决了细胞内量子点浓度和量子产额未知,且按照一般的比较法,这两个量又互相关联的困境,最终测得了这两个量并成功地获得了细胞内量子点的双光子吸收截面。结果表明,细胞内环境并未对量子点产生太大影响,量子点在细胞内仍能维持较高的双光子吸收截面。
3、研究了细胞周期与量子点摄取能力的关系。在实验中,使用了流式细胞仪和一个简单的数学物理模型,发现了G2/M期细胞摄取量子点的能力最强,S期细胞次之,G1期最弱的结果。最终在三个细胞株中获得了G2/M期细胞对量子点的平均摄取率约为G1期细胞的2-4倍的结论。此结论具有统计意义。