水溶性荧光量子点的合成及修饰

荧光量子点

1 荧光量子点在生物体内分子和细胞成像中的应用

[原文] Xiaohu Gao, Lily Yang, John A Petros, Fray F Marshall, Jonathan W Simons

and Shuming Nie. In vivo molecular and cellular imaging with quantum dots. Current

Opinion in Biotechnology 2005, 16, 63–72.

量子点（Quantum Dot）是一类具有纳米尺寸的发光粒子，它作为一类新的荧光材料被应用于生物分子和细胞成像中。和传统的有机染料分子和荧光蛋白相比，量子点具有独特的光学和电子性质，如它具有发射光波长可调，高亮度，抗光漂白性以及多种量子点不同颜色荧光同时激发的优点。目前已经开发出多功能的纳米微粒荧光探针就具有高亮度和生物体内稳定存在的特点。在量子点的结构设计上，先在量子点基本结构的外围引入一层两性的共聚物外壳，然后再将这层外壳与肿瘤特异性识别配体或药物转运官能团相连。带有聚合物外壳的量子点对细胞和动物是无毒的，但它们对细胞的长期毒性和降解机制还需要深入研究。与生物组织相连的量子点为动物或是人体高灵敏多元细胞成像技术开辟了道路。

简介

半导体量子点在过去的20年里已经引起了广大科学工作者的兴趣，它表现出来的奇特的光学和电子性质是单个分子或是大尺寸的固体所没有的。近来，纳米荧光量子点已经被用来作为荧光探针用于生物机理的研究，与传统的有机染料和荧光蛋白相比，它具有以下的优点：通过调节量子点的大小和组成可以获得从红外到可见波长的荧光发射，而且它在比较宽的吸收波长范围内具有大的摩尔消光系数，它较其他类型的荧光探针具有高亮度和光稳定性的优点[1]。因为它的宽吸收波长范围和窄发射波长，各种颜色和发射强度的量子点被用于生物体蛋白、基因序列和其他生物分子的研究[2-4]。

氧化锌量子点和碳量子点及其复合物的制备与发光性能的研究

杨广武;张守超;王翠红;朱飞;江越

【摘要】采用溶胶凝胶方法和水热法制备了水溶性荧光氧化锌量子点(ZnO-QDs)和碳量子点(C-QDs),其量子效率分别达到38%和61%.基于所合成的ZnO-QDs和C-QDs制备了氧化锌和碳量子点复合物(ZnO/C-QDs),并分别对其发光特性进行了研究.透射电镜(TEM)图像表明,所合成的ZnO-QDs和碳量子点尺寸分布在3~6

nm之间,分散均匀.光致发光光谱表明,ZnO-QDs和碳量子点的发光峰中心分别位于540 nm和450 nm,两者发光峰的最佳激发波长为370 nm和350 nm.通过调整ZnO-QDs和C-QDs的体积比,所制备的ZnO/C-QDs能够实现荧光光谱的连续可调,并产生了白色荧光.%Water-soluble fluorescence zinc oxide quantum

dots ( ZnO-QDs ) and carbon quantum dots ( C-QDs) were prepared by

sol-gel and hydrothermal method, and their quantum yields were 38% and

61%, respectively. ZnO and carbon quantum dots mixtures ( ZnO/C-QDs)

were prepared based on the as-prepared ZnO-QDs and C-QDs, and their

optical properties were investigated, re-spectively. The transmission

electron microscopy ( TEM) images indicate that the size of ZnO-QDs and

CdTe量子点荧光猝灭法测定甲醛

周正;康天放;鲁理平

【摘要】采用一步水热法合成了水溶性N-乙酰-L-半胱氨酸修饰的碲化镉量子点(NAC-CdTe),基于甲醛对该量子点的荧光猝灭作用,建立了测定甲醛的荧光光谱法.在7.5×10-8mol·L-1 NAC-CdTe-0.01 mol·L-1 Tris-HCl(pH 6.0)体系中加入不同质量浓度的甲醛溶液,反应10 min后,以400 nm为激发波长,于567 nm处测量体系的荧光强度(I).甲醛的质量浓度在5.0×10-6～1.0×10-1 g·L-1内与I0/I(I0为不加甲醛时体系的荧光强度)值呈线性关系,检出限(3s/k)为1.3× 10-6g·L-1.方法用于测定水样中的甲醛,测定结果与乙酰丙酮分光光度法的测定结果相符,加标回收率在98.0％～102％之间,测定值的相对标准偏差(n=5)在1.4％～4.1％之间.%Water-soluble CdTe quantum dots (QDs) modified with N-acetyl-L-cysteine (NAC)

are synthetized by one-step hydrothermal method.Based on the

fluorescence quenching of formaldehyde to NAC-CdTe QDs,fluorescence

spectrometry for determination of formaldehyde was

developed.Formaldehyde with different mass concentration was added

into the system with 7.5× 10 8mol · L-1 NAC CdTe and 0.01 mol · L-1 Tris-HC1 (pH 6.0).After reaction for 10 min,the fluorescence intensity (I) of the

量子点荧光技术的原理及应用

近年来，随着技术的发展和应用领域的拓展，量子点荧光技术在生物医疗、信息显示、光电器件等多个领域中得到了广泛应用。本文将介绍量子点荧光技术的原理、制备方法以及应用情况。

一、量子点荧光技术的原理

量子点是一种纳米级别的半导体材料，通常由几个到十几个原子构成。由于量子点的尺寸非常小，它们所具有的量子力学效应与大尺寸物体的行为有很大的不同。在量子点中，电子可以被嵌在一个立方势阱之中，也就是说，它们的运动被限制在一个非常小的空间内。因此，当激发电子后激发态电子返回基态电子的过程中，因为其能级差距很大，因此能够产生较长的荧光寿命，它们可以表现出独特的电性和光学性质。这也是量子点荧光技术能够取得广泛应用的原因之一。

二、制备方法

量子点的制备方法有多种，其中包括化学合成法、气相沉积法、离子束溅射法、分子束外延法等。前两种方法得到的量子点一般是在溶液或基板上均匀分布的，后两种方法则可以得到方阵或其他形状的量子点。在这些制备方法中，最常用的是化学合成法。这种方法使用有机荧光分子作为前驱体，通过化学反应合成出纳米尺寸的量子点。量子点的颜色和大小可以通过控制它们的组成和结构来调节。

三、应用情况

量子点荧光技术在生物医疗中的应用

在医学诊断和药物研究中，使用针对肿瘤、癌症、神经系统疾病的荧光标记物，以实现疾病的早期检测、跟踪和治疗的精准性。量子点荧光技术的独特性质，使其成为一种非常适合于生物物理学和生物医学应用的荧光标记物。

量子点荧光技术在信息显示中的应用

现代显示技术需要在小尺寸的显示器上呈现出高品质的图像和视频。由于量子点的能量分布较窄，因此与当前主流显示器显示颜色的技术相比，使用量子点的显示技术有更好的色彩还原度和更高的视网膜分辨率，使得显示效果更为清晰和生动，色彩更鲜艳。

量子点荧光技术在光电器件中的应用

类似于半导体材料，量子点材料的电学特性也是非常重要的，因此在光电器件中，量子点荧光技术也有着广泛的应用。例如，可利用量子点的强荧光特性开发出高亮度的OLED/OLEDs显示器件，又比如用做太阳能电池吸收材料等。在未来的光电器件领域上，量子点荧光技术将具有跨越式的发展和应用。

谷胱甘肽包被的CdTe量子点作为荧光探针测定微量银

董微;王莹;宋有涛;董焱;周巳琪;曹智星

【摘要】目的:建立了一种以CdTe量子点为离子探针测定微量银的新方法.方法:选择谷胱甘肽作为表面修饰剂,合成水溶性CdTe量子点.根据Ag+对CdTe量子点的荧光猝灭效应,用CdTe量子点作为荧光探针实现了对Ag+的定量检测.结果:在0.0001 mol/L、pH值为7.4的磷酸缓冲溶液中,当量子点浓度为0.004 g/L时,反应时间为5 min,体系的相对荧光强度与Ag+浓度呈良好的线性关系,其线性范围为25.06～98.60μg/L,线性系数为0.9957,检出限为0.15 μg/L.结论:该法已成功应用于实体水样中微量银的测定.

【期刊名称】《沈阳医学院学报》

【年(卷),期】2012(014)001

【总页数】3页(P6-8)

【关键词】谷胱甘肽;CdTe量子点;荧光探针;银

【作者】董微;王莹;宋有涛;董焱;周巳琪;曹智星

【作者单位】沈阳医学院基础医学院化学教研室,辽宁沈阳110034;辽宁大学生命科学院动物资源与疫病防治重点实验室;辽宁大学生命科学院动物资源与疫病防治重点实验室;沈阳药科大学中药学院实验中心;沈阳医学院奉天医院重症医学科;沈阳医学院沈洲医院医保科

【正文语种】中文

【中图分类】R737.25

金属离子的高灵敏检测一直是离子探针领域研究的热点。目前已经有很多有机染料成功应用于金属离子的检测。但是有机染料自身具有局限性，如激发光谱窄、发射光谱宽、容易光漂白等缺点[1]。量子点(quantum dots，QDs)是一种半径小于或接近于激子玻尔半径的新型半导体纳米材料，与传统有机荧光染料相比，QDs具有量子产率高，抗漂白能力强，光化学稳定性好等优良特性[2-3]，是一种很有发展潜力的荧光探针。

目前应用于银离子检测的方法有原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体发射光谱法(inductively coupled plasma atomic emission spectrometry，ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(inductively coupled plasma mass spectrometry，ICP-MS)[4-6]等。本文采用谷胱甘肽包被的水溶性CdTe QDs，基于银离子对其荧光有猝灭作用，建立了一种以CdTe QDs为离子探针测定微量银的新方法，并成功应用于实体水样中银离子的检测报告如下。

基于量子点的荧光共振能量转移

DOI:10.3724/SP.J.1096.2010.01036

基于量子点的荧光共振能量转移

刘海燕1 吴盛美1 程芳1 胡育筑1,2 严拯宇*1,2

(中国药科大学分析化学教研室1,药物质量与安全预警教育部重点实验室2,南京210009)

摘要研究了具有相反电荷的两种量子点间的荧光共振能量转移。分别以巯基乙酸(TGA)和十六烷基三

甲基溴化胺(CTMAB)修饰发射绿色和红色荧光的CdSe/ZnS量子点,使其由油溶性变为水溶性,且表面带相

反的电荷,并对修饰后的水相量子点进行琼脂糖凝胶电泳、荧光成像、量子产率等系列表征。对两种量子点间

的荧光共振能量转移现象进行研究。结果表明:在激发波长为400nm时,两种量子点在磷酸盐缓冲溶液

(pH7.5)中具有较好的荧光共振能量转移效率(猝灭效率0.54,增强效率0.27)。

关键词量子点;十六烷基三甲基溴化胺;巯基乙酸;荧光共振能量转移

2009-11-10收稿;2010-02-28接受本文系国家自然科学基金(No.30873197)资助项目*E-mai:lyanzhengyujiang@hotmai.lcom1 引言

荧光共振能量转移(FRET)是指供体分子吸收一定频率的光子后通过供体-受体偶极之间的相互作

用无辐射地转移给邻近的受体分子,表现为供体荧光强度降低而受体荧光强度增强或猝灭[1]。发生

FRET需要几个条件:供受体在空间上比较接近(1~10nm);供体的荧光量子产率较高;供体的发射光

谱与受体的吸收光谱要重叠;供、受体的发射光谱要足够分开[2,3]。

量子点(Quantumdots,QDs)是一种由Ò-Ö族或Ó-Õ族元素组成的,直径在1~100nm之间的半

导体纳米荧光颗粒[4]。近几年,基于量子点作为供体的荧光共振能量转移已被广泛报道[5~10]。但研究

表明,量子点也可以作为荧光共振能量转移受体[11,12]。当量子点作为共振能量受体时,供体也要有相

同或类似的荧光寿命,因此在不同量子点间(荧光寿命相近)的能量转移成为了最佳的荧光共振能量转

强发光的CdS量子点的水相制备及其表面修饰

第３３卷第６期　２００７年１２月　东华大学学报（自然科学版）　ＪＯＵＲＮＡｌ　ＯＦ＂ＦＸ）ＮＧＨＵＡ　ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ（ＮＡＴＵＲＡｌ　ＳＣＩＥＮＣＥ）　Ｖ０１．３３．Ｎｏ．６　Ｄｅｃ　２００７　

文章编号：１６７１—０４４４（２００７）０６—７８８—０５　

强发光的ＣｄＳ量子点的水相制备及其表面修饰　

李珊珊　，周兴平ｂ，陈小立　，朱　泉　

（东华大学ａ化学与化工学院；ｈ生物科学与技术研究所；ｃ理学院，上海２０１６２０）　

摘　要：室温下以柠檬酸钠为稳定剂，在水相中合成了ＣｄＳ量子点．通过分析浓度、ｐＨ值、配比等因素，获得了强发光　ＣｄＳ量子点的制备条件．初步推断具有高能带隙的立方晶相的ＣｄＯ・ｎｉｌ２０对同样是立方相的ＣｄＳ量子点的表面修饰是　得到强发光荧光性能的重要原因．　关键词：￣ｑｔ；４４（ＣｄＳ）；量子点；水合氧化镉（ｃｄ０・ｎＨ２０）；立方结构；表面修饰；荧光性能　

中图分类号：Ｏ　４７２．３１　文献标志码：Ａ　

Ａｑｕｅｏｕｓ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｓｔｒｏｎｇｌｙ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｉｎｇ　ＣｄＳ　Ｑｕａｎｔｕｍ　

Ｄｏｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　

ＬＩ　Ｓｈａｎ－ｓｈａｎａ，ＺＨＯＵＸｉｎｇ－ｐｉｎｇ　，ＣＨＥＮＸｉａｏ－ｌｉ　，ＺＨＵ（；￣，ａｎ　（　Ｃｏｌｌｅｇｅ　０ｆ　０嘲　ｓｔｒｙ　ｍ　ａ崩Ｉ血ａＩ　Ｅｌ　ｍｅ而瞎；ｈ　ｉｔｕｔｅ　０ｆ　Ｂｉ０Ｉｏ舀ｃａＪ　ｓｃｉｅＩ－ｏ　ｍｔ磷０ｔＩｅｃＩｍ０Ｉｏ　；　ｃ　Ｃ　ｌｅ　０ｆ　Ｂ　ｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｄ帅　峨ｕ　ｔｙ，　ａＩ咖ｉ　２０１６２０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｃｉｔｒａｔｅ－ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ　ｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎ　ｏｆ　ＣＡＳ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ（ＱＤｓ）ｗａｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ａｔ　ｒｏｏｍ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｉｎ　ａｑｕｅｏｕｓ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ．　Ｅｆｆｅｃｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔａｎｔｓ’ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ，ｐＨ，ａｎｄ　ｒａｔｉｏ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒｅａｃｔａｎｔｓ’ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｗｅｒｅ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　ｔｈｕｓ＇－ｐｒｅｐａｒｅｄ　ＣＡＳ　Ｑｄｓ．Ｒｅａｃｔｉｏｎ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ｗｅｒｅ　ｏｂｔａｉｎｅｄ　ｆｏｒ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｏｆ　ｓｔｒｏｎｇｌｙ　

量子点材料的制备与表征方法

量子点材料是一种具有特殊性质和应用潜力的纳米材料，其在光电器件、生物医学和能源存储等领域有着广泛的应用。为了更好地理解和开发这些材料，科学家们致力于开发新的制备和表征方法，以获取更精确和全面的材料信息。本文将探讨一些常用的量子点材料制备和表征方法。

一、量子点材料的制备方法

1. 溶液合成法

溶液合成法是制备量子点材料最常见的方法之一。它通过将金属或半导体前驱物在溶液中进行反应，得到纳米级的量子点。常用的溶液合成方法包括热分解法、热溶液法和微乳液法。

热分解法是最常用的方法之一，它通过在高温下将金属前驱物与有机小分子还原剂进行反应，控制反应时间和温度，从而得到具有较好粒径分布和形貌的量子点。

热溶液法主要通过在高温下将金属前驱物和溶剂进行反应，生成溶胶，然后通过控制溶剂的挥发，使溶胶逐渐凝聚成量子点。

微乳液法是通过在非极性溶剂中稳定所需的金属前驱物微观胶束，并通过改变微乳液中的温度、pH值或添加其他化学物质来控制反应，从而得到量子点。

2. 气相沉积法

气相沉积法是一种常用于制备半导体量子点材料的方法。它通过在高温下，在气氛中将金属或半导体前驱物转化为气体，然后通过热解、化学反应或物理沉积将气体转化为固态量子点。气相沉积法具有较高的控制性和可扩展性，可以制备出高纯度、大尺寸和高品质的量子点材料。常用的气相沉积法包括化学气相沉积法（CVD）、分子束外延（MBE）和物理气相沉积法（PVD）等。

3. 机械球磨法

机械球磨法是一种比较简单和有效的制备量子点材料的方法。它通过将金属或半导体粉末与高能球进行机械混合研磨，使粉末在球磨容器内不断碰撞、摩擦和混合，从而得到纳米级的量子点。

机械球磨法具有制备简单、成本低廉和可扩展性强的优点，然而由于其过程中需要较高的力学能量，可能引起材料的氧化和表面污染等问题。

二、量子点材料的表征方法

1.透射电子显微镜（TEM）

透射电子显微镜是一种常用的表征量子点材料的方法。它通过将样品置于电子束中，利用电子的相互作用与样品的结构相互作用，从而获得材料的高分辨率显微照片。

量子点的合成与应用

随着科学技术的不断发展，人类探索微观世界的能力也越来越强。其中，量子点（Quantum Dot）是一个备受关注的领域。作为一种半导体纳米材料，量子点的尺寸在纳米级别，具有独特的电学和光学特性。量子点的合成和应用对于实现高效能源利用、大规模信息存储和生物探测等方面都具有重要的意义。本文旨在从量子点的合成和应用两方面进行探究。

一、量子点的合成方法

量子点的合成一般通过溶液法、气相法、固相法等多种方法实现。

1. 溶液法

溶液法是目前应用最广泛的一种量子点合成方法。该方法的流程可以简化为三步：首先，在有机溶剂中溶解金属盐，然后加入表面活性剂使其形成胶体，最后通过热处理和光照等方式来控制量子点的大小和形状。

溶液法的优点在于可以通过调节反应条件来控制量子点的尺寸和形状，从而达到精准合成的目的。但是，该方法涉及到有机溶剂和表面活性剂等有机物质，产生的环保问题也需要引起重视。

2. 气相法

气相法又称为气相沉积法，主要是通过将合适的气相金属化合物注射到高温炉中，使金属蒸发并与高温炉内的氧气或氮气反应形成量子点。

气相法的特点在于可以构筑高质量、高纯度的量子点，并且具有制备周期短、反应可控等优点。但是，这种方法需要高温环境，设备成本较高。

3. 固相法

固相法也称为热解法，是在高温下通过固相反应产生量子点。这种方法主要将金属盐和有机化合物热解，然后在气相或溶液中形成量子点。

固相法的优势在于不需要有机溶剂，反应条件较为简单，同时产量也比较大。但是，这种方法的精度较低，制备的量子点尺寸大小分布不均，制约了其在应用方面的发展。

二、量子点的应用

量子点由于其特殊的物理和化学性质，被广泛运用在光电领域、生物医学领域、能源储存和转换领域等多个领域。

1. 光电领域

量子点在光电领域的应用主要是利用其独有的发光性质，研发高效发光材料。目前，量子点已经被应用于LED照明、显示屏和太阳能电池等多个领域。量子点特殊的能带结构使得它们能够发射多彩的光，并且可通过控制粒子的尺寸和形状实现特定波长的光发射。

荧光量子点法降钙素原(PCT)试剂盒的研制

《专业课程设计》

荧光量子点法降钙素原（PCT）试剂盒的研制

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摘要

本产品运用免疫层析法的夹心免疫技术将量子点与PCT单克隆抗体结合，建立一种新型的免疫分析法进行特异性定性检测人血清或血浆中的PCT，使灵敏度显著提高，达到或超过某些酶联免疫吸附法(ELISA)的水平。由于待检测PCT与PCT抗体的反应，使得水溶性量子点的荧光强度产生变化，通过测定水溶性量子点荧光强度变化的量来实现对待检测PCT浓度的高选择性定量检测。本发明中的降钙素原(PCT)检测试剂盒具有制备低廉、稳定性好、易于保存，利用荧光量子点标记方法检测灵敏度高、特异性强的优点，比较容易的在临床进行推广。

1.研究背景

目前临床和科研实验室中均用免疫学方法检测PCT浓度，包括胶体金法、ELISA法和免疫化学发光法等。所有这些方法的前提都是制备PCT特异性抗体，且健康人血浆中含量极低，在200pg/mL以下，对抗体的亲和力等参数要求很高。迄今为止这些检测体系所用的抗体均来自国外大公司，价格昂贵。因此，制备PCT特异性单克隆抗体，为PCT的免疫检测提供具有自主知识产权的关键原料，对于扩大其临床应用，降低医疗成本，具有重要意义。

目前应用化学发光免疫分析技术建立人血清中降钙素原定量检测方法，采用固相包被降钙素原单克隆抗体，生物素标记另一降钙素原单克隆抗体，建立人血清中降钙素原的双抗体夹心化学发光免疫定量检测方法。在此基础上，荧光免疫分析技术是利用荧光物质标记抗体或者抗原分子，通过与待分析物的特异性结合后，检测荧光信号的强度变化，实现对目标分析物的定性和定量检测。制备荧光信号强、免疫活性好的量子点-抗体（QD-Ab）复合物是将量子点应用于荧光免疫检测的关键。QD-Ab的荧光信号放大效率主要是由量子点—抗体偶联比例以及量子点本身的荧光量子效率决定，而其免疫活性则由QD表面偶联的抗体分子的量效决定，除了抗体自身亲和力对复合物的免疫活性产生影响外，抗体与量子点间的偶联位点和抗体分子在量子点表面的空间构象也对QD—Ab复合物的免疫活性有重要影响。