一步微波法合成碳点及其荧光性质研究

一步微波法合成碳点及其荧光性质研究
一步微波法合成碳点及其荧光性质研究

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pH 7.4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0.6~6.0 ng/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

生物医学荧光量子点功能材料的应用

生物医学荧光量子点功能材料的应用量子点(quantumdot,QD)又称为半导体纳米微晶体(semiconductornanocrystal)材料,由Ⅱ-Ⅱ族或Ⅱ-Ⅱ族元素组成,粒径为1~100nm,是小于或接近激子玻尔半径的半导体纳米颗粒[1]。荧光量子点功能材料是一种新兴的无机发光纳米材料,因其独特的光学性能、电学和光电性质,克服了细胞在可见光区的自发荧光对标记分子所发信号的掩盖现象,较好地实现对所研究分子的长时间荧光标记观察。因此,荧光量子点功能材料作为一种生物示踪的标志物,受到了越来越广泛的关注与研究,并已成为近期新的国内外研究热点。 1荧光量子点功能材料的基本特点及合成修饰方法 1.1荧光量子点功能材料的基本特点 探索和发展高灵敏度的非同位素检测方法一直是生物医学研究领域十分关注的课题,其中使用有机荧光染料来标记细胞是广泛应用的方法之一。传统的荧光染料有着不可逾越的缺陷:较宽的发射光谱和较窄的激发光谱,在多种成分同时成像时容易造成荧光光谱的重叠,导致了荧光探针数量较少;荧光染料性质不稳定,容易分解和漂白,其产物易对细胞造成破坏[2]。荧光量子点功能材料相比于传统的有机荧光分子,具有分子激发光谱特性好、发射光谱对称、吸收光谱宽而连续、荧光效率高、寿命长、光学化学稳定性、不易被生物活性物质降解等优点[3]。量子点的荧光发射波长可以通过改变荧光量子点的半径以及化学成分而得到,因此其荧光覆盖了从近紫外光到近红外光的光谱范围。量子点标记作为一种高灵敏度的非同位素检测方法,被认

为是有机荧光标记染料的合适替代物。 1.2荧光量子点功能材料的合成及修饰方法 荧光量子点功能材料的合成方法有溶胶法、溶胶凝胶法、微乳液法、电化学沉积法、气相沉积法等[4],其制备研究早期,普遍使用产量低、粒径分布特性差的气相沉积法或者是水溶液中的共沉淀法。经过不断发展,荧光量子点功能材料的合成从有机金属法过渡到水相合成法,再到目前较为常用的溶胶法。如今,量子点的合成技术在粒径分布、荧光量子的产率及一次合成的数量上都有了明显的突破。荧光量子点材料的发光性质不仅同其合成技术有关,而且还与其表面所修饰的分子的结构性质密切相关。在荧光量子点材料修饰具有特异性识别目标物的生物分子或者其他化合物时,就可以利用荧光量子点的荧光增强、荧光淬灭、氧化还原的性质与待检测的底物联系起来或者发生反应,进而将其用于目标物的分析。如将荧光量子点材料用不同的金属离子来修饰,以构建新型的传感材料。一般情况下,合成的荧光量子点因表面覆盖一层疏水的配体而难以直接应用于以水溶液为微环境的生物医学检测领域,需要对其进行一定的修饰才能使其具有水溶性。目前,已经存在多种修饰荧光量子点的方法,如包覆法、化学交换法、疏水相互结合法等。 2荧光量子点功能材料在生物医学工程中的应用 荧光量子点材料在生物医学、药学、环境检测、食品卫生和公共安全等领域均有广泛的应用。由于其应用领域较为宽泛,因此本研究主要讨论荧光量子点功能材料在生物医学中的应用。按照基于荧光量

量子点作为荧光探针在生物医学领域的研究进展

Hans Journal of Nanotechnology纳米技术, 2016, 6(1), 9-13 Published Online February 2016 in Hans. https://www.360docs.net/doc/7312136149.html,/journal/nat https://www.360docs.net/doc/7312136149.html,/10.12677/nat.2016.61002 Advances of Quantum Dots as Fluorescent Probes in Biological and Medical Fields Guolong Song, Xiangdong Kong* Institute of Biomaterials and Marine Biological Resources, College of Life Sciences, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou Zhejiang Received: Jan. 27th, 2016; accepted: Feb. 13th, 2016; published: Feb. 16th, 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/7312136149.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Quantum dots (QDs), three-dimensional (3-D) nanocrystals, possess a great deal of unique optical performances, such as wide excitation wavelength, narrow and symmetric emission wavelength, high quantum yield, long fluorescence lifespan, stable optical property. QDs can be used as fluo-rescent probes to label different components in biosystem, which contains tissues, cells, molecules and living animals imaging. A review on the advances of QDs as fluorescent probes in Biological and Medical fields is given in the paper. Keywords Quantum Dots, Biological Probes, In Vivo Imaging 量子点作为荧光探针在生物医学领域的 研究进展 宋国龙,孔祥东* 浙江理工大学生命科学学院,生物材料与海洋生物资源研究所,浙江杭州 收稿日期:2016年1月27日;录用日期:2016年2月13日;发布日期:2016年2月16日 *通讯作者。

碳量子点的制备与应用

Journal of Advances in Physical Chemistry 物理化学进展, 2017, 6(3), 128-136 Published Online August 2017 in Hans. https://www.360docs.net/doc/7312136149.html,/journal/japc https://https://www.360docs.net/doc/7312136149.html,/10.12677/japc.2017.63016 文章引用: 叶明富, 陈丙才, 方超, 吴延红, 陈国昌, 孔祥荣. 碳量子点的制备与应用[J]. 物理化学进展, 2017, 6(3): Synthesis and Applications of Carbon Quantum Dots Mingfu Ye 1*, Bingcai Chen 1, Chao Fang 1, Yanhong Wu 2, Guochang Chen 1, Xiangrong Kong 3 1School of Chemistry and Chemical Engineering, Hexian Development Institute of Chemical Industry, Anhui University of Technology, Maanshan Anhui 2Shandong Huayu University of Technology, Dezhou Shandong 3Beijing Building Materials Sciences Research Academy, Beijing Received: Jul. 10th , 2017; accepted: Jul. 23rd , 2017; published: Jul. 26th , 2017 Abstract Carbon quantum dots (CQDs), a novel class of carbon nanomaterials, have received wide attention due to their strong quantum confinement effect and stable photoluminescence property. This ar- ticle reviews the different synthetic methodologies to achieve good performance of CQDs. At the same time, the applications of CQDs are also reviewed in the article. Keywords Carbon Quantum Dots, Nanomaterials, Preparation Methods, Applications 碳量子点的制备与应用 叶明富1*,陈丙才1,方 超1,吴延红2,陈国昌1,孔祥荣3 1 安徽工业大学和县化工产业发展研究院化学与化工学院,安徽 马鞍山 2山东华宇工学院,山东 德州 3北京建筑材料科学研究总院有限公司,北京 收稿日期:2017年7月10日;录用日期:2017年7月23日;发布日期:2017年7月26日 摘 要 碳量子点(Carbon quantum dots, CQDs)是一种新型的碳纳米材料,因其强的量子限域效应和稳定的荧*通讯作者。

量子点作为荧光离子探针应用的研究进展

Material Sciences 材料科学, 2016, 6(1), 95-101 Published Online January 2016 in Hans. https://www.360docs.net/doc/7312136149.html,/journal/ms https://www.360docs.net/doc/7312136149.html,/10.12677/ms.2016.61012 Advances of Quantum Dots as Fluorescence Ion Probes Guolong Song1, Yizhong Han1,2, Zhengyang Cui1, Xiangdong Kong1,2* 1Institute of Biomaterials and Marine Biological Resources, College of Life Sciences, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou Zhejiang 2The Key Laboratory of Advanced and Textile Materials and Manufacturing Technology of Ministry of Education, College of Materials and Textile, Zhejiang Sci-Tech University, Hangzhou Zhejiang Received: Jan. 7th, 2016; accepted: Jan. 26th, 2016; published: Jan. 29th, 2016 Copyright ? 2016 by authors and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.360docs.net/doc/7312136149.html,/licenses/by/4.0/ Abstract Quantum dots (QDs), a sort of quasi zero-dimensional (0-D) nanomaterials, possess numerous ex-cellent optical properties, such as wide excitation, narrow emission, strong intensity, long lifetime, and stable fluorescence etc. Therefore, QDs as fluorescence ion probes show many advantages like high sensitivity, simple instrument, excellent repeatability, and rapid spot detection. This paper reviews the recent advances of QDs as fluorescence ion probes in applications of detecting metal ions, anions, and small molecules etc. Keywords Quantum Dots, Ion Probes, Metal Ions, Anions 量子点作为荧光离子探针应用的研究进展 宋国龙1,韩义忠1,2,崔正阳1,孔祥东1,2* 1浙江理工大学生命科学学院,生物材料与海洋生物资源研究所,浙江杭州 2浙江理工大学材料与纺织学院,教育部先进纺织材料与制备重点实验室,浙江杭州 *通讯作者。

荧光量子点

荧光量子点探针在生物医学中的应用进展 杨冰冰1302班2013113010222 【摘要】量子点(半导体纳米微晶体)作为一种新型荧光探针,在生物医学领域中应用已引起国内外科学工作者的极大关注。文章主要概括了荧光量子点在活细胞荧光标记及组织光学成像、肿瘤细胞示踪及检测、荧光免疫分析和微生物学等方面的应用。 【关键词】荧光量子点探针生物标记 量子点(quantumdots,QDs)又称半导体纳米微晶体,是一种由0族元素组成的能够接受激发光产生荧光的半导体纳米颗粒,其颗粒直径一般约为1~100nm。由于其具有独特的量子尺寸效应和表面效应,表现出优良的光谱特征和光化学稳定性,许多科学工作者已经尝试着将其应用于生物学领域,并且取得了一定的进展。本文将主要评述荧光量子点探针在生物医学中的应用进展。 一,活细胞荧光标记及组织光学成像 细胞或细胞组分成像的标准方法是用荧光物质对相关部位进行标记,量子点作为纳米尺寸的晶体,有着独特的光化学和光物理学特性,使其不仅适合单分子成像,也可以进行组织整体的成像研究。Chen 等首次报道了将量子点与标记分子复合物通过转染进入细胞核,在实验中他们将量子点与SV40(猴病毒40)大的T抗原核定位信号(NLS)结合,并经转染进入活细胞,通过荧光成像系统监测到复合物从细胞质到细胞核的运动过程。这一工作首次将量子点用于细胞核中进行长时程生物现象观测,提供了一种新的无细胞毒性成像技术。Wu等证明

了量子点标记抗体能特异地识别亚细胞水平的分子靶点。他们用量子点标记的羊抗鼠IgG作为二抗,结合抗Her2单克隆抗体,观察到了乳腺癌细胞表面的Her2。用抗生物素蛋白交联具有不同发射光谱特征的量子点,配合生物素标记的二抗和特异性单抗,不仅能同时识别细胞表面的Her2和核抗原,也能同时识别胞浆微管蛋白和核抗原。与有机荧光染料Alexa488比较,量子点发射的荧光较强而且不被激发光淬灭。Jaiswal等基于量子点荧光的稳定性,用DHLA包被的量子点与活细胞于37e共孵育,观察到量子点通过内吞作用进入细胞,也观察到交联生物素的量子点进入生物素化的细胞。进入细胞的量子点不影响细胞的形态和生长,培育12d还可看到细胞内的量子点荧光。Lidke 等应用QDs的荧光示踪EGF与其受体erbB1的结合和信号转导过程,直接实时动态观察到一个信号分子与细胞膜结合通过细胞丝足、胞吞内化,以及与erbB2、erbB3相互作用的全过程,直观显示了癌细胞信号转导的过程,这表明QDs为研究活细胞内的信号传递及其分子机制开辟了一条新的途径。 二,肿瘤细胞示踪及检测 将基于量子点荧光探针建立的光学成像技术应用于肿瘤的早期诊断有着巨大潜力,这是一项灵敏的、非电离性、花费相对便宜的技术。Nida等将量子点连接的表皮生长因子受体与抗生长因子抗体形成共轭对来探测宫颈癌前期生物学标志物,结合光学成像技术,显示宫颈癌在分子水平的变化,有助于肿瘤的早期诊断。Kim等将近红外QDs以4.0@10-7mol/L的浓度分别注射入小鼠前爪及猪腹股沟皮下,

量子点在荧光分析中的应用

量子点在荧光分析中的应用 量子点(Quantum Dots,QDs),即半径小于或接近于激子玻尔半径的半导体纳米晶粒,也称为半导体纳米颗粒。它的直径只有1~10nm,因此存在特殊的物理性质,如量子尺寸效应、表面效应等,表现出优良的纳米效应。它的激发光谱宽且连续分布、发射光谱窄而对称、发射光稳定性强,不易发生光漂白,通过改变粒子的尺寸和组成可获得从UV到近红外范围内的任意点的光谱,因此相对传统有机荧光试剂具有无可比拟的优越性。由于量子点具有上述独特的性质,自20世纪70年代末,它就在物理学、材料科学、化学及电子工程学等方面引起广泛的关注。近年来,随着制备技术的不断成熟与荧光量子产率的不断提高,有关量子点在荧光分析中的应用研究取得了重要进展。 1. 量子点的尺寸及其结构 量子点是一种零维的纳米材料。所谓零维的纳米材料是指当半导体材料从体相逐渐减小至一定临界尺寸(典型直径尺寸为1~10nm,可以抽象成一个点)以后,材料的特征尺寸在三个维度上都与电子的德布罗意波长或电子平均自由程相比拟或更小,电子在材料中的运动受到了三维限制,也就是说电子的能量在三个维度上都是量子化的,结构和性能也随之发生从宏观到微观的转变,称这种电子在三个维度上都受限制的材料为零维的纳米材料,即量子点。它主要是由II-IV族元素(如CdSe,CdTe,CdS,ZnSe等)和III-V族元素(如InP,InAs等)组成的纳米晶体。 量子点的结构一般包括核(core)、壳(shell)两个部分。核,一般使用CdSe、CdTe或者InAs等作为材料,其尺寸的大小及其晶格生长情况主要决定了其光学性质(包括发射波长和荧光量子产率)。壳是具有不同禁带宽度(通常是更宽禁带宽度)的其它材料,或者也可是真空介质。合适厚度的壳结构可以进一步提高量子点的荧光量子产率,而且外层的壳可以将核与外界隔绝而保护核,同时还可以为进一步的表面化学修饰提供良好的基底条件(如图1所示)。一般金属化合物/有机相合成得到的量子点表面会覆盖一层油相的TOPO表面活性剂分子,在生物应用之前,需要使用亲水性分子取代TOPO或使用两亲性分子在TOPO外包裹,使量子点具有水溶性。

一种基于量子点荧光微球的高灵敏度免疫层析技术初步研究

学校代码:10270 学号:072200928 硕士学位论文 论文题目一种基于量子点荧光微球的高灵敏度 免疫层析技术初步研究 学院生命与环境科学学院 专业生物化学与分子生物学 研究方向纳米检测技术 研究生姓名白亚龙 指导教师魏新林王元凤 完成日期 2010年4月

论文独创性声明 本论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中做了明确的声明并表示了谢意。 作者签名:日期: 论文使用授权声明 本人完全了解上海师范大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其它手段保存论文。保密的论文在解密后遵守此规定。 作者签名:导师签名:日期:

上海师范大学硕士学位论文摘要 摘要 量子点具有宽的吸收峰,窄而对称的发射峰,且发射峰(即发光颜色)随尺寸可调,以及较高的荧光强度、较强的抗光漂白能力等特点,与传统有机染料相比具有更优越的性能,是一种极具潜力的荧光探针制备物。近年来在生物与医学免疫检测方面得到飞速的发展,同时,在食品安全检测方面也不断渗透漫延。因其具有优越的光学性能,有望突破胶体金免疫层析检测,制备出更为灵敏的量子点免疫层析快速检测试纸条。 本项工作围绕量子点的免疫检测体系,主要开展以下方面的研究: 1. 制备MPA稳定的水溶性CdTe量子点,探讨了最佳的合成条件,随着回流时间的延长,得到一系列由绿色过渡到红色的CdTe量子点,并对不同时间取得的样品进行了紫外-可见吸收光谱、荧光光谱、TEM等表征。对其纯化和稳定性能也做了相应的探讨,发现透析不适合量子点纯化,体系pH8-10有利于量子点的稳定。 2. 以红色CdTe量子点作为代表,小鼠IgG作为模式抗体,用免疫层析法探讨了量子点与抗体的最佳偶联方式,先后对比了直接偶联、EDC与NHS单独最为偶联剂、EDC 与NHS混合作为偶联剂这三种方法制备量子点探针,免疫层析结果显示EDC与NHS 混合作为偶联剂(质量比3:4)制备得到的探针具有优越的性能。直接偶联与以NHS 作为偶联剂制备的探针性能较差,不适合实际应用。 3. 为了得到更高荧光强度的荧光粒子,从两个方面入手提高量子点荧光强度:第一,制备核壳型量子点以期提高量子点荧光强度;第二,制备CdTe@SiO2纳米粒子以期提高单个纳米粒子的荧光强度。通过实验结果来看,水相制备的核壳型纳米粒子荧光强度并未得到改善,反而降低。反相微乳液制备的CdTe@SiO2纳米粒子因为实验试剂等影响,荧光强度大幅度下降,更不适合于检测分析用。 4. 制备高强度的SiO2/CdTe纳米粒子,用反相微乳液或史道伯法合成50-500 nm的二氧化硅纳米粒子,用硅烷偶联剂APTES使其氨基化,然后用偶联剂EDC与NHS将其与CdTe量子点偶联,制备得到高强度的荧光微球。 5. 经过一系列优化实验,以小鼠IgG与羊抗小鼠互为抗原抗体组装荧光微球免疫层析体系,经过与胶体金免疫层析对比,初步判断灵敏度比胶体金免疫层析体系高4-20倍。 关键词:CdTe量子点;偶联;抗体;探针;二氧化硅;免疫层析

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