半导体荧光量子点标记技术

量子点与生物标记

量子点与生物标记应化1002班王艳荧光分析法是生物学研究中十分重要的方法之一,其检测灵敏度很大程度上取决于标记物的发光强度和光化学稳定性。目前使用的大多数荧光试剂如有机荧光染料等存在着光学稳定性较差、激发光谱范围窄、发射光谱较宽、与生物分子的背景荧光难以区分等不可忽视的弱点,导致应用中灵敏度下降。量子点作为一种新型的荧光纳米材料,弥补了有机染料的上述缺点,引起分析化学和生命科学领域的广泛关注。量子点即半导体纳米粒子，也称半导体纳米晶,是指半径小于或接近于激子玻尔半径的半导体纳米晶粒。它们由n-VI族或n l-V族元素组成，性质稳定，能够接受激发光产生荧光，具有类似体相晶体的规整原子排布。在量子点中，载流子在三个维度上都受到势垒的约束而不能自由运动。需要指出的是，并非小到100nm以下的材料就是量子点，真正的关键尺寸取决于电子在材料内的费米波长。只有当三个维度的尺寸都小于一个费米波长时，才称之为量子点。量子点独特的性质基于它自身的量子效应，当颗粒尺寸进入纳米量级时，尺寸限域将引起库仑阻塞效应、尺寸效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应和表面效应，从而派生出纳米体系具有常观体系和微观体系不同的低维物性，展现出许多不同于宏观材料的物理化学性质作为荧光探针，量子点的光学特性比在生物荧光标记中常用的传统有机染料有明显的优越性: (l)宽的激发波长范围及窄的发射波长范围，可以使用小于其发射波长的任意波长激发光来激发，并且可以通过改变QDs的物理尺寸对荧光峰位进行调控。这样就可以使用同一种激发光同时激发多种量子点，从而发射出不同波长的荧光，进行多元荧光检测。相反多种染料的荧光(多种颜色)往往需要用多种激光加以激发，这样不仅增加了实验费用，而且使分析系统变得更加复杂。此外，由于QDs的这种光学特性，可以在其连续的激发谱中选取更为合适的激发波长，从而使生物样本的自发荧光降到最低点，提高分辨率和灵敏度。 (2) 量子点具有较大的斯托克斯位移(stokes shift)，能够避免发射光谱与激发光谱的重叠，从而允许在低信号强度的情况下进行光谱学检测。生物医学样本通常有很强的自发荧光背景，有机荧光染料由于其Stokes位移小，检测信号通常会被强的组织自发荧光所淹没，而Q Ds的信号则能克服自发荧光背景的影响，从背景中清楚地辨别检测信号。QDs的荧光发射光谱相对狭窄，因此能同时显现不同颜色而无重叠，这样就能在实验中同时进行不同组分的标记。 (3) 量子点的发射峰窄而对称，重叠小，相互干扰较小，在一定程度上克服了光谱重叠所带来的问题。 (4) 量子点的发射波长可通过控制其大小和组成调节，因而有可能任意合成发射所需波长的量子点，大小均匀的量子点谱峰为对称的高斯分布; 此外，量子点hiP、InAs能够发射700~1500nm多种波长的荧光，可以填补普通荧光分子在近红外光谱范围内种类很少的不足。对于一些不利于在紫外和可见区域进行检测的生物材料，可以利用半导体量子点在红外区域染色，进行检测，完全避免紫外光对生物材料的伤害，特别有利于活体生物材料的检测，同时大幅度降低荧光背景对检测信号的干扰。 (5) 量子点的抗光漂白能力强,有高度光化学稳定性,是普通荧光染料的100

CdSe量子点的电荷存储

Organic bistable devices based on core/shell CdSe/ZnS nanoparticles embedded in a conducting poly …N -vinylcarbazole …polymer layer Fushan Li,Dong-Ik Son,Seung-Mi Seo,Han-Moe Cha,Hyuk-Ju Kim,Bong-Jun Kim,Jae Hun Jung,and Tae Whan Kim a ? Advanced Semiconductor Research Center,Division of Electronics and Computer Engineering,Hanyang University,17Haengdang-dong,Seongdong-gu,Seoul 133-791,Korea ?Received 16July 2007;accepted 16August 2007;published online 21September 2007?Current-voltage measurements on the Al/?CdSe/ZnS nanoparticles embedded in a hole-transporting poly ?N -vinylcarbazole ??PVK ?layer ?/indium tin oxide ?ITO ?/glass structures at 300K showed a nonvolatile electrical bistability behavior.Capacitance-voltage ?C -V ?measurements on the Al/?CdSe/ZnS nanoparticles embedded in a PVK layer ?/ITO/glass structures at 300K showed a metal-insulator-semiconductor behavior with a ?atband voltage shift due to the existence of the CdSe/ZnS nanoparticles,indicative of trapping,storing,and emission of charges in the electronic states of the CdSe nanoparticles.Operating mechanisms for the Al/?CdSe/ZnS nanoparticles embedded in the PVK layer ?/ITO/glass devices are described on the basis of the C -V results.?2007American Institute of Physics .?DOI:10.1063/1.2783189? Organic structures containing inorganic nanoparticles have been particularly attractive due to interest in their prom-ising applications in electronic and optoelectronic devices 1–7because of their unique advantages of low-power consump-tion,high mechanical ?exibility,and chemical structural ver-satility.Such hybrid organic/inorganic devices are also excel-lent candidates for potential applications in next-generation transistor and memory devices.8,9Potential applications of memory devices utilizing nanoparticles embedded in organic layers have driven extensive effort to form various kinds of nanoparticles.10,11Even though some studies concerning the formation of metal nanoparticles embedded in an organic layer for applications such as nonvolatile organic bistable devices ?OBDs ?have been conducted,almost all of the devices were fabricated by using strin-gent high-vacuum evaporation method.12–14The memory effects of core/shell-type cadmium selenium ?CdSe ?nano-particles embedded in a conducting poly ?2-methoxy-5-?2-ethylhexyloxy ?-1,4-phenylene-vinylene ??MEH-PPV ?poly-mer fabricated by using a simple spin-coating technique were reported.15Because the narrow band gap of MEH-PPV leads to a low charge capturing ef?ciency,resulting in the realization of memory effect at a high bias voltage of 10V,a hole transport poly ?N -vinylcarbazole ??PVK ?matrix can be introduced here to obtain the memory effects in CdSe/PVK nanocomposites under an applied bias voltage as small as 2V.Furthermore,studies on the memory effects and their operating mechanisms for OBDs made of semiconductor nanoparticles embedded in a conducting polymer are very important for improving the ef?ciencies of nonvolatile ?ash memories. This letter reports data for the bistability and the operat-ing mechanisms of the memory effects of OBDs fabricated utilizing CdSe semiconductor nanoparticles embedded in a PVK polymer layer.Core/shell-type CdSe nanoparticles have become particularly attractive because of their promising ap-plications in next-generation nonvolatile ?ash memory de-vices with low-power and ultrahigh-density elements.16,17Current-voltage ?I -V ?measurements were carried out to in-vestigate the electrical bistable properties of the fabricated OBDs containing CdSe/ZnS nanoparticles embedded in the PVK layer.Capacitance-voltage ?C -V ?measurements were carried out to investigate the possibility of fabricating memory effects involving the CdSe/ZnS nanoparticles em-bedded in the PVK layer.Furthermore,the dependence of the memory effects on the thickness of the PVK layer containing CdSe/ZnS nanoparticles was also investigated. The CdSe/ZnS nanoparticles with a diameter of about 6nm were purchased commercially,and a schematic dia-gram of the core/shell-type CdSe/ZnS nanoparticles is shown in Fig.1?a ?.The device with a structure shown in Fig.1?b ?was fabricated through the following process:At ?rst,the indium tin oxide ?ITO ?coated glass acting as a hole-injection layer in the OBDs was alternately cleaned with a chemical cleaning procedure by using trichloroehylene,ac-etone,and methanol solutions.Then,the PVK layer contain-ing the CdSe/ZnS nanoparticles was formed by spin coating a chloroform solution of 1.3%by weight PVK and 0.5%by weight CdSe/ZnS nanoparticles.Finally,a top Al electrode layer with a thickness of about 800nm was deposited by thermal evaporation.The I -V and C -V measurements were performed by using an HP 4284precision LCR meter at room temperature. Figure 2shows I -V curves for the Al/?CdSe/ZnS nano-particles embedded in the PVK layer ?/ITO/glass OBD struc- a ? Author to whom correspondence should be addressed;electronic mail: twk@hanyang.ac.kr FIG.1.Schematic diagrams of the CdSe/ZnS nanoparticles and the fabri-cated device studied in this study. APPLIED PHYSICS LETTERS 91,122111?2007? 0003-6951/2007/91?12?/122111/3/$23.00?2007American Institute of Physics 91,122111-1Downloaded 22 Oct 2007 to 166.104.58.178. Redistribution subject to AIP license or copyright, see https://www.360docs.net/doc/dd10086187.html,/apl/copyright.jsp

量子点的应用—一种新型的荧光定量检测技术

中国兽医杂志２００７年（第４３卷）第６期６９量子点的应用一一种新型的荧光定量检测技术徐飞，丁双阳（中国农业大学动物医学院，北京海淀１０００９４）中图分类号：￥８５９．８４文献标识码：Ｅ文章编号：０５２９—６００５（２００７）０６—００６９—０２半导体量子点，简称量子点（ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ，ＱＤＳ），即材料的尺寸在三维空间进行约束并达到一定的临界尺寸（，－－Ｉ抽象为一个点），因此其表现出许多独特的光、电特性，特别是Ⅱ～ｙｌ族荧光量子点（如ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＣｄＳ等），一直以来都是人们研究的热点‘１｜。传统上，这些材料一般用于电子、物理和材料工程领域，而１９９８年美国加州伯克里大学的Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓ小组和印第安纳大学Ｎｉｅ小组几乎同时提出荧光量子点可应用于生物标记这一思想，并同时在（（Ｓｃｉｅｎｃｅ》发表了相应的研究结果，开创了荧光量子点在生物技术中研究应用的先河。随后，生物化学、分子生物学、细胞生物学、蛋白质组学、医学诊断、药物筛选和荧光检测等领域都不同程度的开展了相关的研究，取得了可喜的研究成果，而且荧光量子点在其他领域的新应用也如雨后春笋般涌现。本文重点综述了量子点的特性及其在荧光定量检测应用中的研究进展，并对其在食品安全检测方面的发展前景予以展望。１与传统有机染料相比，量子点有以下的优势１．１量子点是无机半导体材料，激发谱宽，发射谱窄。可以通过单一波长激发，产生多种可被同时检测的发射颜色，因此可用于多色标记。而传统的有机染料正好与之相反。１．２量子点的稳定性要远远高于有机染料分子。有资料表明，大约是１００倍。这点足以实现对一些生物过程的长时间跟踪标记。１．３量子点通过调整粒径的大小得到不同颜色的荧光，使用一种偶联方法就可实现多色标记。而对于有机染料分子是不可能达到的［１］。２量子点在荧光检测中的应用２．１常规荧光检测法量子点在常规的荧光检测中的应用主要是荧光淬灭法。一些本身不发荧光的被分析物质可以使某种荧光化合物发生荧光淬灭，通过测量荧光化合物荧光强度的下降，可以间接的测定该物质的浓度。目前，我国对这方面的研究比较多，主要针对一些毒离子定量和快速测定。严拯宇等［２３于２００５年首次报道了应用量子点进行药物分析的研究，建立了一种测定中药饮片中收稿日期：２００６—０９—１１项目来源：国家自然科学基金项目（３０６７１５８５）作者简介：徐飞（１９８１一），女，硕士生，主要从事兽医药理与毒理实验研究通讯作者：丁双阳，Ｅ—ｍａｉｌ：ｄｉｎｇｓｙ＠ｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ微量铜残留的方法。ＣｄＳｅ／ＺｎＳ核壳型量子点表面用牛血清白蛋白修饰后作为荧光探针，而Ｃｕ２＋在ｐＨ７．４的缓冲液中的能使其发生荧光淬灭，因而间接测定了铜的含量。研究表明，Ｃｕ２＋浓度在０．６～６．０ｎｇ／ｍｌ范围内有良好的线性关系（ｒ＝０．９９８９），检测限为０．１ｎｇ／ｍｌ，回收率在９３．６％～１０８．０％。而后，赖艳等［３３于２００６年也建立了一种测定微量铜的荧光检测方法并且对人发样品和茶叶样品做了检测。研究表明，该方法干扰小，特异性强，反应灵敏，线性范围为４１．５～２４８．８ｎｇ／ｍｌ（ｒ＝０．９９２１），检出限为８．５ｎｇ／ｍｌ。随着量子点在生物领域的应用日益广泛，人们也开始尝试着利用其进行生物大分子的测定。２００６年徐靖等［４］应用水相合成的ＣｄＴｅ／ＣｄＳ核壳型量子点荧光探针成功的测定ＤＮＡ的含量。以巯基丙酸（ＨＳ。ＣＨ：ＣＨ。ＣＯＯＨ）为稳定剂水相合成了核壳型ＣｄＴｅ／ＣｄＳ量子点。基于ＤＮＡ对量子点荧光的淬灭效应，建立了一种测定ＤＮＡ的荧光分析法，同时详细研究了ｐＨ、量子点浓度、离子强度、温度等条件对量子点荧光及ＤＮＡ测定的影响。研究表明，该方法测定ｃｔＤＮＡ线性范围为５０．Ｏ～７５０．０ｎｇ／ｍｌ，检出限为２０ｎｇ／ｍｌ，７次重复测定５００ｎｇ／ｍｌｃｔＤＮＡ的相对标准偏差为２．０％。此方法简便快速，适用于合成样品的测定。２．２免疫荧光检测方法美国华盛顿的Ｇｏｌｄｍａｎ研究小组长期以来一直致力于量子点标记抗体进行免疫荧光检测的研究并取得了卓著的成果。首先，他们使用了一种重组蛋白作为ＱＤｓ和抗体的偶联物，通过静电作用完成对抗体的标记。而后，他们又寻找到了一种更为优秀的偶联物一生物素。生物素和亲和素既可偶联抗体等生物大分子，又可与多种标记物结合；生物素化的抗体还保持着原有的活性；１分子亲和素可与４分子的生物素结合，而结合力是抗原抗体反应的１万倍，从而产生多级放大效应，大大提高检测的灵敏度。２００３年［５］，他们应用此方法成功的检测了葡萄球菌Ｂ型肠毒素的含量，检测限为１０ｎｇ／ｍｌ。２００４年，Ｇｏｌｄｍａｎ等¨］用夹心免疫法同时检测霍乱毒素、蓖麻毒素、志贺样毒素１、葡萄球菌肠毒素Ｂ等４种毒素的混合物。实验表明，这种ＱＤｓ一抗体偶联物，既能同时检测，又可以进行定量分析。此外，ＭｅｇａｎＡ等［７］也利用亲和素标记的ＣｄＳｅ／ＺｎＳ核壳型量子点，检测了大肠杆菌ＯⅢ：Ｈ，血清型病原的单个细胞，并把传统的有机染料和ＱＤｓ的作用进行对比，结果发现，ＱＤｓ标记的细胞检测限　万方数据

量子点的制备及应用进展

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/dd10086187.html, 量子点的制备及应用进展作者：于潇张雪萍王才富倪柳松等来源：《科技视界》2013年第29期【摘要】本文分别从量子点的概念、特性、制备方法、表面修饰等方面对量子点进行了描述及讨论，在此基础上，对量子点在生物传感器方面的应用进行了，最后分析了量子点生物传感器的存在的问题，对其未来发展趋势进行了展望。【关键词】量子点；光学；生物传感器量子点主要是由Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族元素组成的均一或核壳结构纳米颗粒，又称半导体纳米晶体。由于发生结构和性质发生宏观到微观的转变，其拥有独特的光、电、声、磁、催化效应，因此成为一类比较特殊的纳米材料。国内外关于量子点传感器的研究非常广泛，例如在生命科学领域，可以用于基于荧光共振能量转移原理的荧光探针检测，可以用于荧光成像，生物芯片等；在半导体器件领域，量子点可以用于激光器，发光二极管、LED等。本文对量子点的制备方法和应用领域及前景进行了初步讨论。 1 量子点的基本特性及其制备方法 1.1 量子点的特性及优势量子点的基本特性有：量子尺寸效应、表面效应、量子限域效应、宏观量子隧道效应，除此之外，量子点具有一些独特的光学效应，这使得量子点较传统的荧光染料用来标记生物探针具有以下优势：（1）量子点具有宽的激发光谱范围，可以用波长短于发射光的光激发，产生窄而对称的发射光谱，避免了相邻探测通道之间的干扰。（2）量子点可以“调色”，即通过调节同一组分粒径的大小或改变量子点的组成，使其荧光发射波长覆盖整个可见光区。尺寸越小，发射光的波长越小。（3）量子点的稳定性好，抗漂白能力强，荧光强度强，具有较高的发光效率。半导体量子点的表面上包覆一层其他的无机材料，可以对核心进行保护和提高发光效率，从而进一步提高光稳定性。正是由于量子点具有以上特性使其在生物识别及检测中具有潜在的应用前景，有望成为一类新型的生化探针和传感器的能量供体，因此备受关注。 1.2 量子点的制备方法根据原料的不同分为无机合成路线和金属-有机物合成路线，两种合成方法各有利弊。

荧光标记技术在蛋白质定位及功能研究中的应用

荧光标记技术在蛋白质定位及功能研究中的应用 Feb 20, 2010No Comments 随着分子生物学、有机化学以及材料科学等学科的进展，最近我们又获得了好几种新型的荧光蛋白标签，这些标签可以用于细胞生物学成像研究。本文将对荧光标志物在蛋白质研究中的优势及劣势进行一番详细的介绍，文章中将重点介绍如何使用荧光标志物研究活体细胞（而不是固定细胞）中的靶蛋白。使用该方法可以对靶蛋白的表达情况、细胞中的定位情况、活性状态等指标进行研究，还将介绍将荧光显微镜与电子显微镜技术相结合的可行性问题。小分子荧光标志物染料、纳米晶体材料，即所谓的“量子点（quantum dots）”材料、自发荧光蛋白、小分子蛋白质标签等等这些材料都可以作为荧光标志物，而且将这几种材料“混合”起来是一种非常有前途的荧光标志物研究新思路。我们使用荧光技术来研究细胞生物学已经好多年了，而且在从微小的分子层面到完整的有机体层面等各个层面都可以使用荧光技术进行研究。最开始使用的方法是将小分子有机染料与各种抗体相连接，来研究各种目的蛋白。不过这种使用抗体的方法如果需要对细胞内的蛋白质进行研究时，还需要对细胞进行固定和透化操作。因此后来又发展出可以直接在活体细胞内标记某种细胞器、核酸分子或某些离子的荧光标志物。在最近这10年里，荧光蛋白的出现使得进行非侵入性的活体细胞成像成为了可能。使用这种荧光蛋白标志物，我们可以研究目的基因的表达情况，蛋白质运输情况以及各种细胞内动态的生物化学信号通路。使用经过遗传修饰的小分子有机荧光标志物构建的混合系统，我们还可以对蛋白质的寿命进行研究，如果再结合电镜技术和快速光淬灭技术（rapid photoinactivation）还可以对蛋白质的定位情况进行研究。与此同时，半导体纳米晶体材料技术也得到了高度的发展，现在，这种新型的材料在亮度和光稳定性方面都要比传统的荧光标志物好得多，只不过现在这种材料的靶向性还不是很好。本文中我们将对目前荧光标志物及其相关技术的发展进行介绍，同时还将介绍荧光标志物在蛋白质表达、蛋白质活性以及蛋白质功能研究工作中的作用进行介绍。 ?0?2 荧光标志物小分子有机染料小分子有机染料是指分子量小于1KD的小分子物质，这种小分子有机染料可以通过与生物大分子共价连接的方式对其进行标记，我们现在对这种染料的最佳检测波长范围、亮度，即吸光系数、光稳定性和自我淬灭特性都有了比较详尽的了解。利用荧光染料的分子策略包括扩展共轭双键、额外添加环状结构增强其刚性、用氟或磺酸盐这类吸电子性的或带电荷的物质进行修饰等。现在市面上已经有数百种这类荧光染料的商业化产品可供选择，而且还在不断增加之中。不过由于这类染料对蛋白质缺乏特异性，因此多与抗体联用（图1A~C）。?0?2 荧光蛋白第一批用于细胞生物学的荧光蛋白包括藻胆蛋白（phycobiliproteins）和从蓝藻

半导体量子点发光

. 半导体量子点发光一、半导体量子点的定义当半导体的三维尺寸都小于或接近其相应物质体相材料激子的玻尔半径（约5.3nm）时，称为半导体量子点。二、半导体量子点的原理在光照下，半导体中的电子吸收一定能量的光子而被激发，处于激发态的电子向较低能级跃迁，以光福射的形式释放出能量。大多数情况下，半导体的光学跃迁发生在带边，也就是说光学跃迁通常发生在价带顶和导带底附近。半导体的能带结构可以用图的简化模型来表示。如图所示，直接带隙是指价带顶的能量位置和导带底的能量位置同处于一个K 空间，间接带隙是指价带顶位置与导带底位置的K 空间位置不同。电子从高能级向低能级跃迁，伴随着发射光子，这是半导体的发光现象。

. 对于半导体量子点，电子吸收光子而发生跃迁，电子越过禁带跃迁入空的导带，而在原来的价带中留下一个空穴，形成电子空穴对（即激子），由于量子点在三维度上对激子施加量子限制，激子只能在三维势垒限定的势盒中运动，这样在量子点中，激子的运动完全量子化了，只能取分立的束缚能态。激子通过不同的方式复合，从而导致发光现象。原理示意图，如图所示，激子的复合途径主要有三种形式。 (1)电子和空穴直接复合 ,产生激子态发光。由于量子尺寸效应的作用 ,所产生的发射光的波长随着颗粒尺寸的减小而蓝移。 (2)通过表面缺陷态间接复合发光。在纳米颗粒的表面存在着许多悬挂键,从而形成了许多表面缺陷态。当半导体量子点材料受光的激发后,光生载流子以极快的速度受限于表面缺陷态而产生表面态发光。量子点的表面越完整,表面对载流子的捕获能力就越弱,从而使得表面态的发光就越弱。 (3)通过杂质能级复合发光。杂质能级发光是由于表面分子与外界分子发生化学反应生成其它杂质，这些杂质很容易俘获导带中的电子形成杂质能级发光。以上三种情况的发光是相互竞争的。如果量子点的表面存在着许多缺陷,对电子和空穴的俘获能力很强,电子和空穴一旦产生就被俘获,使得它们直接复合的几率很小,从而使得激子态的发光就很弱,甚至可以观察不到,而只有表面缺陷态的发光。为了消除由于表面缺陷引起的缺陷态发光而得到激子态的发光,常常设法制备表面完整的量子点或者通过对量子点的表面进行修饰来减少其表面缺陷,从而使电子和空穴能够有效地直接复合发光。

量子点标记技术在食品安全检测中的应用

量子点标记技术在食品安全检测中的应用文学方1,2，杨安树1,2,*，陈红兵1,2 (1.南昌大学食品科学与技术国家重点实验室，江西南昌 330047；2.南昌大学中德联合研究院，江西南昌 330047) 摘要：近年来，量子点荧光标记技术已得到较快的发展，以其为基础开发的检测技术具有准确、灵敏、稳定、特异性高的特点，在生物医学方面已有广泛应用。本文阐述了量子点的特性和相关检测技术，及其在食品安全快速检测中的应用。关键词：量子点；食品安全；快速检测 Application of Quantum Dots in the Detection of Food Safety: A Review WEN Xue-fang 1,2，YANG An-shu 1,2,*，CHEN Hong-bing 1,2 (1. State Key Laboratory of Food Science and Technology, Nanchang University, Nanchang 330047, China ； 2. Sino-German Joint Research Institute, Nanchang University, Nanchang 330047, China) Abstract ：The labeling technology using quantum dots has gained quick development in recent years. Due to the characteristics of accuracy, high sensitivity, good stability and high specificity, this technology has been extensively used in the field of biomedicine. In this paper, properties and detection strategies of quantum dot technology are reviewed, which will extend its application in rapid detection for food safety. Key words ：quantum dots ；food safety ；rapid detection 中图分类号：TS201.6 文献标识码：A 文章编号：1002-6630(2009)21-0399-04 收稿日期：2009-07-17 基金项目：江西省自然科学基金项目(2007GQY2010)；江西省教育厅科学技术研究项目(赣教技字[2007]48号)作者简介：文学方(1985－)，男，硕士研究生，研究方向为食品安全。E-mail ：wxf198508@https://www.360docs.net/doc/dd10086187.html, *通讯作者：杨安树(1972－)，男，副教授，博士，研究方向为食品安全。E-mail ：yanganshuxjh@https://www.360docs.net/doc/dd10086187.html, “国以民为本，民以食为天，食以安为先”，食品安全关系到广大人民群众的切身利益，关系到经济的可持续发展和社会和谐稳定。近年来，国内外发生的“瘦肉精”、“苏丹红”、“三聚氰胺”等食品安全事件，给各国经济和人民生命财产造成重大损失，也使得消费者对食品安全忧心忡忡。为此，许多国家尤其是发达国家投入巨资，逐步建立了一整套预防、监督、评估的预警体系。而开展食品安全研究，发展准确、快速、简便、灵敏的食品安全检测技术是整个预警体系的重要组成部分，对于控制和解决食品安全隐患具有非常重要的意义。目前，食品安全检测方法主要有化学分析法(CA)、薄层层析法(TLC)、气相色谱法(GC)、高效液相色谱法(HPLC)、GC-MS 联用法、酶联免疫吸附法(ELISA)等[1-2]，这些方法存在检测时间长、灵敏度低、假阳性高、样品前处理复杂、样品基质干扰严重等制约因素，难以满足实际检测特别是现场快速检测的需要。现阶段，我国食品安全关键检测技术与发达国家差距较大，很大程度上为我国食品安全带来隐患，同时也限制了我国的食品贸易。当前，面对国内外食品安全新形势，迫切需要研制和开发灵敏、准确、快速的食品安全检测新技术。１量子点光学特性量子点，又称半导体纳米微晶粒，粒径在1～100nm 之间，主要由Ⅱ～Ⅵ族或Ⅲ～Ⅴ族元素组成，其中，以C dX (X ＝S 、Se 、Te)研究较多，量子点接受激发光后能够产生荧光。与传统的有机荧光染料相比，量子点具有以下特点[3-6]：1)激发光谱宽且连续，发射光谱窄、对称、重叠小。激发光谱宽、连续可以使用一种激发光同时激发多种量子点而获得不同波长的荧光；发射峰窄、对称、重叠小，有利于提高测定的选择性和灵敏度；2)可通过控制量子点的大小和组成来调谐其发射波长，利用该特点可选择合适的量子点降低或避免背景干扰；3)荧光强度及稳定性高，可实现较长时间分析检测。正因为具有如此独特的光学性能，量子点可作为一种优良的荧光探针应用于生物研究中。但是，直接制

半导体量子点及其应用概述_李世国答辩

科技信息2011年第29期 SCIENCE&TECHNOLOGY INFORMATION 0引言近年来半导体材料科学主要朝两个方向发展:一方面是不断探索扩展新的半导体材料,即所谓材料工程;另一方面是逐步从高维到低维深入研究己知半导体材料体系,这就是能带工程。半导体量子点就是通过改变其尺寸实现能级的改变,达到应用的目的,这就是半导体量子点能带工程。半导体量子点是由少量原子组成的准零维纳米量子结构,原子数目通常在几个到几百个之间,三个维度的尺寸都小于100纳米。载流子在量子点的三个维度上运动受尺寸效应限制,量子效应非常显著。在量子点中,由于量子限制效应作用,其载流子的能级类似原子有不连续的能级结构,所以量子点又叫人造原子。由于特殊能级结构,使得量子点表现出独特的物理性质,如量子尺寸效应、量子遂穿效应、库仑阻塞效应、表面量子效应、量子干涉效应、多体相关和非线性光学效应等,它对于基础物理研究和新型电子和光电器件都有很重要的意义,量子点材料生长和器件应用研究一直是科学界的热点之一[1]。 1量子点制备方法目前对量子点的制备有很多方法,主要有外延技术生长法、溶胶-凝胶法(Sol-gel 和化学腐蚀法等,下面简单介绍这几种制备方法: 1.1外延技术法外延技术法制备半导体量子点,主要是利用当前先进的分子束外延(MBE、金属有机物分子束外延(MOCVD和化学束外延(CBE等技术通过自组装生长机理,在特定的生长条件下,在晶格失配的半导体衬底上通过异质外延来实现半导体量子点的生长,在异质外延外延中,当外延材料的生长达到一定厚度后,为了释放外延材料晶格失配产生的应力能,外延材料就会形成半导体量子点,其大小跟材料的晶格失配度、外延过程中的条件控制有很大的关系,外延技术这是目前获得高质量半导体量子点比较普遍的方法,缺点是对半导体量子点的生长都是在高真空或超高真空下进行,使得材料生长成本非常高。1.2胶体法

蛋白标记技术详解

蛋白标记技术详解蛋白质标记的主要目的是监测生物过程、辅助检测（例如化合物的可靠定量、蛋白质修饰的特异性检测）或者纯化蛋白及其结合对象。蛋白质的标记能够提高检测灵敏度以及简化检测工作流程。目前有多种蛋白质标记技术来帮助我们研究感兴趣的蛋白质的丰度、位置、相互作用、翻译后修饰、功能，乃至监测活细胞中的蛋白质运输等问题。目前有多种类型的标记物和标记方式可供选择，但是针对特定的应用应当选择适合的标记策略。 1.代谢标记策略代谢标记策略是一种体内标记方法，在这种方法中，细胞被“喂养”了化学标记的营养物，然后这些标记物被掺入新合成的蛋白质、核酸或代谢物中。然后，我们可以收集细胞并分离这些分子以获得细胞生物过程的全局视图。蛋白同位素标记原理蛋白同位素标记是一种经典的蛋白示踪和蛋白组学定量技术，用天然同位素（轻型）或稳定同位素（重型）标记的必需氨基酸取代细胞培养基中相应氨基酸，这样细胞新合成的蛋白质可以在细胞生长期间通过掺入含有不同同位素的氨基酸进行标记。应用举例蛋白质组学研究方向流行的代谢标记方法是SILAC（Stable Isotope Labeling with Amino acids in Cell culture），即细胞培养中氨基酸的稳定同位素标记。结合质谱技术，SILAC 通过使用重型氨基酸（例如，15N-或13C-赖氨酸）标记其中一组培养物或细胞系，而向另一组添加正常的轻型氨基酸，从而量化两种培养物或细胞系之间蛋白质丰度的差异。然后将在这两种条件下生长的细胞的裂解蛋白按细胞数或蛋白量等比例混合，经分离、纯化后进行质谱鉴定，根据一级质谱图中两个同位素型肽段的

荧光量子点探针及其标记技术_蒋飞荣

文章编号　：１００４－０３７４（２０１０）０４－０３９１－０５收稿日期：2009-10-09；修回日期：2009-12-09基金项目：国家高技术研究发展计划(“863”计划)(2007AA021809；2007AA021811); 国家重点基础研究发展计划(“973”计划)(2010CB833605); 湖南省科技厅资助项目(2008FJ3186); 2009年度新世纪优秀人才支持计划(NCET-10-0790)#共同第一作者 *通讯作者：E-mail ：rencaiping@https://www.360docs.net/doc/dd10086187.html,; Tel ：0731-******** 荧光量子点探针及其标记技术蒋飞荣１，２＃，贾文婷１＃，张兴燊２，任彩萍１＊（1中南大学肿瘤研究所，长沙 410078；2广西中医学院，南宁 530001）摘要：量子点作为一种新型荧光标记物，与有机染料和荧光蛋白质相比，它们具有可调谐且宽的吸收光谱，激发可产生多重荧光颜色、强荧光信号、抗光漂白能力强等独特的光学特性，使其广泛应用在生物和医学领域。该文就量子点探针的表面修饰和功能化及其标记技术的研究进展进行了阐述。关键词：荧光量子点；探针；生物标记中图分类号：Q6-33 文献标识码：A Fluorescent quantum dots probes and their biological labeling JIANG Fei-rong 1, 2#, JIA Wen-ting 1#, ZHANG Xing-shen 2, REN Cai-ping 1* (1 Cancer Research Institute, Central South University, Changsha 410078, China; 2 Guangxi Traditional Chinese Medical University, Nanning 530001, China) Abstract: As emerging promising fluorescent labels, semiconductor quantum dots (QDs) have tremendous potential in the fields of biology and medicine because of their unique optical properties with size-tunable light emission, broad absorption spectra for simultaneous excitation of multiple fluorescence colors, superior signal brightness, resistance against photobleaching, etc. This article briefly discusses the recent progresses on fluorescent QDs probes and their biological labeling including their surface modification and functionalization.Key words: fluorescent quantum dots; probe; biological labeling 荧光半导体量子点(fluorescent semiconductor quantum dots ，QDs)是一种由II-VI 族(如CdSe 和CdTe)或III-V 族(如InP 和InAs)或IV-VI 族(如PbS 和PbSe)元素组成的、直径一般在1~100 nm 、能够接受激发光产生荧光的半导体纳米颗粒。Bruchez 等[1]通过在QDs 表面包裹SiO 2，再连接上羟基以及Chan 和Nie [2]采用巯基乙酸修饰QDs ，解决了QDs 的水溶性和生物兼容性问题。 QDs 独特的光学特性、表面修饰和生物功能化以及标记技术的优势使得QDs 在生物学、活细胞和体内成像、药物研究和筛选、生物芯片等领域得到了广泛应用。本文就QDs 探针的表面修饰和功能化及其标记技术进行阐述。１　ＱＤｓ的特征一种典型的水溶性核壳型QDs 应该包括: (1)一个半导体核(如CdSe)，其直径决定荧光的波长；(2)一个半导体外壳(如ZnS)，用来提高量子产率；(3)一个亲水层，用来保证其水溶性[3]。与传统的有机荧光标记物相比，QDs 具有以下特点：(1)激发波长范围宽、发射波长范围窄，可以采用同一波长激发光同时激发不同颜色QDs [4]; (2)QDs 的荧光强度高及核壳结构稳定性好，可以经受反复多次激发，荧 DOI:10.13376/j.cbls/2010.04.001

荧光技术

https://www.360docs.net/doc/dd10086187.html,/?p=21977 首页专题译述会议展览技术方法教学视频热点话题生命百态研究前沿科研综述电子杂志RSS 订阅当前位置: 生命奥秘> 技术方法> 文章正文荧光标记技术在蛋白质定位及功能研究中的应用 cyq 发表于2010-02-20 14:48 | 来源：| 阅读随着分子生物学、有机化学以及材料科学等学科的进展，最近我们又获得了好几种新型的荧光蛋白标签，这些标签可以用于细胞生物学成像研究。本文将对荧光标志物在蛋白质研究中的优势及劣势进行一番详细的介绍，文章中将重点介绍如何使用荧光标志物研究活体细胞（而不是固定细胞）中的靶蛋白。使用该方法可以对靶蛋白的表达情况、细胞中的定位情况、活性状态等指标进行研究，还将介绍将荧光显微镜与电子显微镜技术相结合的可行性问题。小分子荧光标志物染料、纳米晶体材料，即所谓的“量子点（quantum dots）”材料、自发荧光蛋白、小分子蛋白质标签等等这些材料都可以作为荧光标志物，而且将这几种材料“混合”起来是一种非常有前途的荧光标志物研究新思路。我们使用荧光技术来研究细胞生物学已经好多年了，而且在从微小的分子层面到完整的有机体层面等各个层面都可以使用荧光技术进行研究。最开始使用的方法是将小分子有机染料与各种抗体相连接，来研究各种目的蛋白。不过这种使用抗体的方法如果需要对细胞内的蛋白质进行研究时，还需要对细胞进行固定和透化操作。因此后来又发展出可以直接在活体细胞内标记某种细胞器、核酸分子或某些离子的荧光标志物。在最近这10年里，荧光蛋白的出现使得进行非侵入性的活体细胞成像成为了可能。使用这种荧光蛋白标志物，我们可以研究目的基因的表达情况，蛋白质运输情况以及各种细胞内动态的生物化学信号通路。使用经过遗传修饰的小分子有机荧光标志物构建的混合系统，我们还可以对蛋白质的寿命进行研究，如果再结合电镜技术和快速光淬灭技术（rapid photoinactivation）还可以对蛋白质的定位情况进行研究。与此同时，半导体纳米晶体材料技术也得到了高度的发展，现在，这种新型的材料在亮度和光稳定性方面都要比传统的荧光标志物好得多，只不过现在这种材料的靶向性还不是很好。本文中我们将对目前荧光标志物及其相关技术的发展进行介绍，同时还将介绍荧光标志物在蛋白质表达、蛋白质活性以及蛋白质功能研究工作中的作用进行介绍。荧光标志物小分子有机染料小分子有机染料是指分子量小于1KD的小分子物质，这种小分子有机染料可以通过与生物大分子共价连接的方式对其进行标记，我们现在对这种染料的最佳检测波长范围、亮度，即吸光系数、光稳定性和自我淬灭特性都有了比较详尽的了解。利用荧光染料的分子策略包括扩展共轭双键、额外添加环状结构增强其刚性、用氟或磺酸盐这类吸电子性的或带电荷的物质进行修饰等。现在市面上已经有数百种这类荧光染料的商业化产品可供选择，而且还在不