（分析化学专业论文）锰修饰cdte量子点的合成及作为生物探针的应用.pdf

摘要 摘要 本硕士毕业( 学位) 论文共分为四章。 第一章对量子点的性质、合成方法及其在生物医学成像和蛋白质定量检测 中的应用进行了综述。 第二章用金属锰离子对水相合成的c d t e 量子点表面进行了修饰，合成了 一种具有高发光效率的新型荧光纳米粒子。修饰反应在6 0o c ，锰离子的加入量 为5 ( 相对于c d t e 纳米粒子中的c d ) 时，可以得到最优的荧光产率5 5 4 。 此时得到的修饰量子点平均粒径为3 8n n l ，且具有很好的单分散性。反应机理 初步推断为加入的m n 2 + 与稳定剂巯基乙酸加热后释放出的s 2 。结合，在c d t e 纳 米粒子表面形成了一层m n s 壳，从而使这种新型量子点显示出优越的发光性 质。 第三章介绍了用合成的锰修饰c d t e 量子点对人乳腺癌细胞m c f 7 进行标 记的研究。在荧光显微镜下，用锰修饰的c d t e 量子点标记染色的细胞明显比 未修饰的对照组明亮，能更清楚地呈现亚细胞结构。这表明，作为荧光成像探 针，本文中合成的量子点也具有一定的应用前景。 第四章研究了锰修饰c d t e 量子点与溶菌酶之间的相互作用，并以其为共振 光散射探针实现了对溶菌酶的高灵敏度测定。考察了稳定时间、p h 值、量子点 浓度等因素对二者相互作用的影响，并通过检测c d t e 量子点与溶菌酶作用前后 体系共振光散射信号的增强，建立了一种检测痕量溶茵酶的方法。当溶菌酶浓 度在o 1 4 0p g m l - 1 范围内时，体系的共振光强度增强程度与溶菌酶浓度呈良 好的线性关系，检测限为2 8 6n g m l 。此种方法把量子点优良的光学性质与共 振光散射技术的高灵敏度结合起来，检测灵敏、简单、快速，为溶菌酶的定量 检测提供了一种新的方法。 关键词：c d y e 量子点，锰，荧光成像，共振光散射，溶菌酶 a b s t r a c t 一一 a b s t r a c t 田缸sd i s s e r t a t i o ni sc o m p o s e do ff o u rc h a p t e r s i i lc h a p t e r1 ，ab r i e fo v e r v i e wo ft h ec h a r a c t e r i s t i c sa n ds y n t h e s i so fq u a n t u m d o t sw e r eg i v e n t h e nt h ea p p l i c a t i o ni nb o t hb i o m e d i c a li m a g i n ga n dq u a n t i t a t i v e a n a l y s i so fp r o t e i nw e r ea l s or e v i e w e d i l lc h a p t e r2 ，w a t e r - s o l u b l em n - m o d i f i e dc d t eq u a n t u md o t s ( q d s ) w e r e s y n t h e s i z e dw i t hah i g he f f i c i e n c y f l u o r e s c e n tl u m i n e s c e n c e t h eb e s to p t i c a l p r o p 哟e m e r g e dw h e n t h ea d d e da m o u n to fm n + w a s5 t ot h ec 矿i nt h ec d t e n a n o p l a r t i c l e sa n dt h er e a c t i o nt e m p e r a t u r ew a s6 0o c t h ea s s y n t h e s i z e dm a t e r i a l p r e s e n t e dah i g hq u a n t u my i e l d ( q y ) o f5 5 4 a n di ta l s os h o w e dan a l t o w d i s t r i b u t i o nw i t ha l la v e r a g ed i a m e t e ro f3 8i l l n i tw a si n f e r r e dt h a tt h e r ef o r m e da m n ss h e l la r o u n dt h ec d t en a n o p a r t i c l e ，w h i c hw a st h er e a s o nw h ym n - m o d i f i e d c d t eq d se x h i b i t e ds u c hag o o do p f i c a lp r o p e r t y i i lc h a p t e r3 t h em n m o d i f i e dc d t eq d s w e r eu s e df o rt h es t a i n i n go fm c f - 7 m a m m a r yc a n c e l c e l l s d e p e n d i n go nt h eh i g hq v , c e l l si nc u l t u r e w e r el i g h t e da n d d i s ；t i n c tm o r ee a s i l yf r o me a c ho t h e rt h a nt h a tl a b e l e dw i t hn o r m a lq d s t h i sm a k e s m n m o d i f i e dc d t eq d sap r o t e n t i a la p p l i c a t i o na sf l u o r e s c e n ti m a 百n gp r o b e i nc h a p t e r4 ，t h ei n t e r a c t i o nb e t w e e nm n - m o d i f i e dc d t eq d sa n dl y s o z y m e w a ss t u d i e d ，a n da l la s s a yo fl y s o z y m ew i t hah i g hs e n s i t i v i t yi sp r o p o s e d s e v e r a l f a c t o i ss u c ha si n c u b a t i o nt i m e ，p ha n dc o n c e n t r a t i o no fq d st h a ti m p a c t e dt h e i n t e r a c t i o nw e r es t u d i e d al i n e a re q u a t i o nc o u l db ee s t a b l i s h e do nt h e r e l a t i o n b e t w e e nt h ee n h a n c e dr l si n t e n s i t ya n dt h el y s o z y m ec o n c e n t r a t i o nw i t h i n0 1 4 0 l l g - m l - 1 t h el i m i to fd e t e c t i o nw a s 2 8 6n g m l t h i sm e t h o di ss e n s i t i v e ，s i m p l e a n dr a p i d i tp r o v i d e san e wa n dr e l i a b l em e a r l sf o rt h eq u a n t i t yd e t e r m i n a t i o no f l y s o z y m e k e yw o r d s ：c d t eq u a n t u md o t s ；m a n g a n e s e ( m n ) ；f l u o r e s c e n ti m a g i n g ；r e s o n a n c e l i g h ts c a t t e r i n g ；l y s o z y m e i i 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进 行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位 论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开 发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个 人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的 法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：莅采 矽7 年j 月专1 日 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定， 同意如下各项内容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版 本；学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、 扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提 供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国 家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目 的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活 动。 学位论文作者签名：侵菲 州年岁月3 ，1 日 ? 一。一一一。一一一一。- - 。- 。- - 。- 。- 。一一。一。一一一一 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 解密时间：年月日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下： 南开大学学位论文电子版授权使用协议 ( 请将此协议书装订于论文首页) 论文系本人在 南开大学工作和学习期间创作完成的作品，并已通过论文答辩。 本人系本作品的唯一作者( 第一作者) ，即著作权人。现本人同意将本作品收 录于“南开大学博硕士学位论文全文数据库。本人承诺：已提交的学位论文电子 版与印刷版论文的内容一致，如因不同而引起学术声誉上的损失由本人自负。 本人完全了解直五太堂图盘绾苤王堡在! 焦旦堂鱼诠塞趁笸堡查洼滏! 同意 南开大学图书馆在下述范围内免费使用本人作品的电子版： 本作品呈交当年，在校园网上提供论文目录检索、文摘浏览以及论文全文部分 浏览服务( 论文前1 6 页) 。公开级学位论文全文电子版于提交1 年后，在校园网上允 许读者浏览并下载全文。 注：本协议书对于“非公开学位论文在保密期限过后同样适用。 院系所名称： 作者签名：经菲 学号： 日期：年月日 第一章前言 1 1 量子点 第一章前言 半径小于b o h r 半径的半导体纳米晶具有量子限域效应，被称为量子点 ( q u a n t u md o t ，q d ) 。量子点是一种由i i - v i 族或i i i v 族元素组成的纳米颗粒 ( 表1 1 ) 。目前研究较多的主要是c d x ( x = s 、s e 、t e ) 。量子点是一种零维 纳米材料，粒径范围一般在2 2 0n m ，是介于体相材料与分子间的物质状态，其 物理行为( 如光、电性质) 与原子相似，被誉为“人造原子。 表1 1 量子点的组成类型 g r o u p q u a n t u md o t s i i v i i i i v m g s ，m g s e ，m g t e ，c a s ，c a s e ，c a t e ，s r s ，s r s e ，s r t e ，b a s ，b a s e ， b a t e ，z n s ，z n s e ，z n t e ，c d s ，c d s e ，c d t e ，h g s ，h g s e g a a s ，i n g a a s ，i n p , i n h s 量子点表面粗糙，其性能既不同于块状固体又有别于单一的原子或分子的 性质，从而表现出其独特的物理、化学性能。这种性质体现在，当材料尺寸减 小到能够与其有效玻尔半径相当或更小时，量子点内的电子、空穴数目急剧的 减少，电子结构由原先的准连续能级转变成分立的能级，因此光学行为与一些 大分子( 如：多环的芳香烃) 很相似，可以发射荧光。 1 1 1 量子点的性质 当颗粒尺寸进入纳米级时，尺寸限域将引起量子尺寸效应、量子限域效应 和表面效应，从而派生出纳米体系具有与宏观体系和微观体系不同的低维物性。 1 1 1 1 量子尺寸效应 当半导体纳米粒子尺寸与其激子波尔半径相近时，随着粒子尺寸的减少， 纳米体系包含的原子数大大降低，宏观固定的准连续能带消失，半导体的有效 第一章前言 带隙增加，而表现为分立的能级，能级间距随颗粒尺寸的减小而增大。当热能、 电场能或者磁场能比平均的能级间距还小时，就会呈现一系列与宏观物体截然 不同的反常特性，称之为量子尺寸效应( q 啪t u i i ls i z ee f f e c t ) ( 图1 1 ) 【1 1 。量子 尺寸效应导致纳米晶的吸收光谱及荧光发射光谱蓝移。 、 光子 i 价带 符 图1 1 体相( 左) 及纳米晶( 右) 的能级跃迁图 1 1 1 2 量子限域效应 由于量子点可与电子的d e b r o g l i e 波长、相干波长及激子b o h r 半径相比拟。 电子被局限在一个体积十分微小的纳米空间，电子传输受到限制，电子平均自 由程很短，空穴很容易与它形成激子，引起电子和空穴波函数的重叠，这就很 容易产生激子吸收带。当r - - - j 和生活中对我的鼓励与支持，甚至在我们还 未熟识的时候就对我的实验思路提出了中肯的建议! 最后，感谢我的父母的养育和教诲，感谢家人对我无私的爱! 你们永远是 我前进的动力1 5 1 贺菲 20 0 9 年5 月于南开 硕士期间发表和提交论文 硕士期间发表和提交论文 【1 y u n l iw u ，f e ir t e x i - w e nh e ，w e n y