基于Mn-ZnS量子点的室温磷光增强探针和光学/磁共振双模态探针的构建和分析应用

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Mn掺杂ZnS量子点(Mn-ZnS QDs)因其优越的光学特性已被广泛应用于传感成像。本文旨在通过对Mn-ZnS QDs的后修饰,构建室温磷光增强探针应用于检测贝类毒素软骨藻酸,以及构建光学/磁共振双模态探针应用于双模态生物成像和双模态传感检测芽孢。  本研究主要内容包括:⑴结合Mn-ZnS QDs的室温磷光和双碎片印迹技术构建了室温磷光增强探针。以目标分析物的两部分或结构类似的两个碎片作为模板分子,聚乙烯亚胺包覆的Mn掺杂ZnS量子点(PEI-Mn-ZnS QDs)与模板分子的羧基相互作用后,通过硅酸乙酯的水解包覆在分子印迹聚合物里,去除模板分子后得到与目标物的部分或结构类似的空穴,目标分析物的两部分分别进入相应的空穴后发生量子点的聚集从而引起磷光的增强。该方法适用于选择性磷光增强检测没有磷光性质的分析物且不需要引发剂和除氧剂。将该方法应用于检测软骨藻酸(DA),双碎片印迹硅磷光增强效率是单碎片印迹硅的2倍,是非印迹硅的4倍。双碎片印迹硅的磷光增强在缓冲溶液中与DA在0.25-3.5μM浓度范围内线性相关,在贝类样品中与DA在0.25-1.5μM浓度范围内线性相关。重复11次检测1.25μM DA的相对标准偏差为0.65%,在缓冲溶液中的检出限为80nM,在贝类样品中的检出限为2.0μg g-1。⑵利用聚丙烯酸包覆的Mn掺杂ZnS量子点(PAA-Mn-ZnS QDs)的羧基与顺磁性钆离子的络合作用,得到既保持量子点的发光强度又有高弛豫率的Gd-PAA-Mn-ZnS复合材料。PAA-Mn-ZnS QDs中的Mn具有顺磁性也可作为磁共振造影剂,但是PAA-Mn-ZnS QDs只有在Mn含量较低时才有较强的发光,因此选择Mn含量较低的PAA-Mn-ZnS QDs络合上顺磁性的Gd,得到高弛豫率的Gd-PAA-Mn-ZnS。因为Gd和Mn的协同作用,含有0.20% Mn的Gd-PAA-Mn-ZnS的纵向弛豫率(r1)可达到不含Mn的Gd-PAA-ZnS的4.7倍,因为络合引起的量子点的聚集,Gd-PAA-Mn-ZnS的磷光强度也大于相应的PAA-Mn-ZnS QDs。将Gd-PAA-Mn-ZnS进一步缩合上能特异性识别肿瘤细胞的精氨酸-甘氨酸-天门冬氨酸(RGD)多肽,成功应用于细胞光学成像和荷瘤小鼠磁共振成像,肿瘤部分有造影增强的效果,有作为磁共振造影剂的发展潜力。⑶提出了一种简单快速构建室温磷光和磁共振双模态探针的方法。简单地将具有丰富羧基的 PAA-Mn-ZnS QDs与顺磁性钆离子进行络合就可得到磷光增强且弛豫率增大的Gd-PAA-Mn-ZnS复合材料。利用Gd-PAA-Mn-ZnS的磷光检测芽孢的生物标志物吡啶二羧酸钙盐(CaDPA)检出限可达到86 nM。Gd-PAA-Mn-ZnS的纵向弛豫速率(R1)也与CaDPA的浓度线性相关,T1加权磁共振成像图的亮度随着CaDPA的浓度增大而逐渐变暗,可实现磁共振定量检测CaDPA,检出限为1.86μM。
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