稀散元素硒碲量子点的合成和应用及其催化动力学分析方法的研究.docVIP

稀散元素硒、碲量子点的合成和应用及其催化动力学分析方法的研究 【摘要】：在生物大分子如蛋白质、DNA的检测分析中，由于研究对象含量低，检测条件要求苛刻，需要一些高灵敏度的分析方法，常用的方法如放射性同位素分析，荧光分析等方法。放射性同位素分析在使用中不仅会对研究对象造成损害，使其变性、失活，而且对操作者也存在一定的危害风险，实验废弃物处理也是一个难题；荧光分析因其具有较高的灵敏度，操作简便、快速，广泛应用于生物样品的分析，如分子荧光光谱分析，荧光显微镜成像分析等。但多数生物样品，自身只能被激发出极弱的荧光或根本不发射荧光，无法直接进行荧光分析，因此，多采用有机荧光染料对其进行标记，根据有机荧光染料与生物样品作用时荧光强度的变化，进行间接的定性定量分析。有机荧光染料最致命的缺点是在紫外光照射条件下，易发生光漂白和光降解，光解产物还会对生物体产生损伤，而且有机荧光染料的激发范围窄，发射峰存在严重的拖尾，不能满足长时间、高灵敏性、多颜色、多通道的生物检测的要求。近年来，具有优异光学性能的半导体荧光纳米粒子——量子点(QDs)，作为传统有机荧光染料的替代者，在生物荧光分析和标记领域中引起人们的极大兴趣。量子点是由-Ⅵ族和-Ⅴ族元素组成的半导体纳米粒子，具有纳米尺度的量子点显示出特殊的光学特征：荧光强度大且稳定，抗光漂白能力强，激发光谱宽，发射光谱窄，较大的斯托克斯位移和较窄而且对称的荧光光谱，且发射波长可通过改变量子点的粒径大小和组成来控制等优点。无论是应用尺寸控制的量子点作为译码标签的多元平行分析目标物，还是功能化的量子点在不同的领域内进行原位成像，示踪细胞的新陈代谢过程，在单细胞水平上展示了它应用于医学与生命科学的巨大潜力。基础的研究已揭示分析试验中的离子与量子点表面的原子能够相互发生某些物理化学作用，导致量子点表面的微环境改变，表现为对量子点荧光有显著改变。利用这一性质，对量子点的表面进行功能化修饰，使其能够高选择性的识别某一阴离子或阳离子，这一性质使其在金属离子检测方面显示出巨大的优势。电化学生物传感器因其具有检测快速，成本低廉，易于集成化和自动化等优点，在基因检测、抗癌药物筛选、药物作用机理研究以及疾病的诊断与治疗等方面逐渐成为一个极具生命力的检测研究手段。量子点优良的光谱特征和电化学活性使其在设计各类新颖、高性能电化学生物传感器方面表现出巨大的科学研究价值与实际应用价值，引起研究人员的极大关注。以稀散元素硒(Se)、碲(Te)为主要原料，合成的量子点具有较高的稳定性和优异的光学、电化学性能。而硒、碲两种元素，更是在半导体感光器件，计算机，通讯及宇航开发，能源，医药卫生，健康保健以及高技术装备等重要领域发挥着巨大的作用，成为关系到国计民生的战略性资源。众所周知，稀散元素硒、碲在自然界中的储量都比较低(稀)，伴生于其它金属或矿物中，基本无独立矿物存在(散)，因此硒、碲的分析方法引起了人们极大的关注和重视。本文在水相中合成了CdSeQDs和CdTeQDs，对光学性能和稳定性优良的CdTeQDs，合成的条件进行了讨论，提出了新的Te前体的合成路线，应用多种手段对CdTeQDs的光学性能和结构进行表征，计算量子产率，研究了散射光对荧光测定的影响，并提出了消除方法，讨论了不同尺寸CdTeQDs相互作用时的荧光强度的变化。应用CdTeQDs作为B，B族的金属离子的荧光探针，研究了它们相互作用的实验条件及选择性。通过研究CdTeQDs、DNA和柔红霉素(DNR)之间的作用，设计了基于荧光共振能量转移(FRET)的DNA探针。以CdTeQDs作为增敏剂，构建了高灵敏度、高选择性的DNA电化学传感器。并且研究了基于硒、碲对S~(2-)化合物还原亚甲基蓝(MB)的反应，利用催化动力学方法，测定痕量硒、碲。论文主要研究内容如下：第一部分主要研究了稀散元素硒、碲化合物量子点的合成方法及生物大分子和无机离子检测方面的应用。第一章序言对查阅的文献进行综述，主要包括以下内容：首先对量子点的概念及其物理性能、光学性能和潜在的毒性进行介绍；其次对量子点的合成方法进行了介绍，传统的有机相合成，水相合成、表面修饰和水相转化的必威体育精装版研究进展；再次从生物标记、细胞成像、荧光共振能量转移和离子检测等方面介绍了量子点的荧光标记应用，以及量子点在免疫传感器、酶传感器和DNA传感器等领域应用的研究进展；最后阐述了本论文的主要研究意义、研究内容和创新之处。第二章主要介绍了硒、碲化合物量子点的合成。本章以NaHSe和NaHTe为Se和Te的前体合成了CdSeQDs和CdTeQDs，并比较了二者的荧光光谱性质及稳定性，结果表明CdTeQDs具有更优越的光谱性质和更高的稳定性。对CdTeQDs的合成条件进行了讨论，得到最优条件：Cd~(2+)，Te~(2-)，MPA合成配比的为n_(