核壳量子点与蛋白质荧光标记.pdf

V01．3O 高等 学校 化 学 学报 No．6 2009年6月 CHEMICALJOURNALOFCHINESEUNIVERSITIES 1158—1161 CdTe／CdS核壳量子点与蛋白质荧光标记 曾庆辉，张友林，杜 创，宋 凯，孙雅娟，刘晓敏，孔祥贵 (中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态物理重点实验室，长春 130033) 摘要 利用连续离子层吸附技术合成了水溶性的CdTe／CdS核壳量子点．通过CdS壳层的包覆，量子点的量 子效率由原来的15％(裸核)提高到38％(核壳)，这种核壳结构量子点的化学和光学性质具有更好的稳定 性，可以用于生物标记．本文采取共价连接与静电吸附两种方法，实现了量子点的生物标记，电泳技术已证 明，应用这种量子点成功地实现了对蛋白质分子的生物标记．通过对量子点与蛋白质偶联前后的荧光光谱 分析，发现量子点与蛋 白质作用后荧光增强是由于蛋白质对量子点进行了表面修饰，从而降低了表面缺陷 引起的非辐射跃迁几率所致．通过共价连接量子点的荧光峰位红移 ，主要是由于偶极一偶极相互作用引起的； 量子点与蛋白质静电吸附作用引起的荧光峰位蓝移主要起因于量子点表面电荷量的降低． 关键词 CdTe／CdS；核壳量子点；荧光增强 ；红移；蓝移 中图分类号 0644．17 文献标识码 A 文章编号 0251-0790(2009)061158434 近年来，用化学方法合成宽禁带的半导体纳米晶(又称为量子点)材料已成为化学和材料领域中的 研究热点之一．由于这些纳米晶具有显著的量子尺寸效应、高荧光量子产率、发射谱线窄和激发谱线 宽等优点，在光电子和医学生物等领域展示出诱人的应用前景，如制备量子点发光二极管、量子点激 光器及生物探针等 ¨ ，尤其是在生命科学中的应用更受到了广泛的关注，如生物分子的标记 [4及生 物分子之间的相互作用的研究 等．水相合成的量子点由于操作简单，成本低廉，重复性高等优点， 正逐渐成为用于生物标记的纳米晶的研究热点 ；经过壳层的修饰，可以进一步改善光学性质17圳 ． 本文应用连续离子层吸附反应 (SILAR)技术 ，在水溶液中合成了高效稳定的CdTe／CdS核壳量 子点．通过静电吸附与共价连接两种方式对人免疫球蛋 白IgG进行标记．研究发现，偶联方法不同，蛋 白质对量子点的荧光性质具有不同的影响．本文初步探讨了偶联过程中蛋 白质对量子点荧光光谱变化 的机制，为量子点在生物标记及检测中的应用提供了前期工作基础． 1 实验部分 1．1 试剂与仪器 1-(3一二 甲氨基丙基)一3一乙基碳二亚胺盐酸盐 (EDC)和 Ⅳ一羟基硫代琥珀酰亚胺 (sulfo—NHS)购 自 Aldrich公司；巯基丙酸(98％)为Acros产品；人 IgG购买于北京鼎国生物技术有限公司；去离子水 由 Milli—Q水处理系统获得，电阻率为 18．2MQ ·cm． UV-3101光谱仪；HitachiF-4500荧光光谱仪；时间分辨单光子计数仪器 FL一920． 1．2 实验过程 参考文献[11]方法制备了CdTe量子点．采用巯基丙酸(MPA)做配体，代替巯基乙酸，其中cd， Te，MPA的摩尔比为 1：0．25：2．4．在水溶液中直接合成量子点样品，利用吸收光谱计算出其粒子的直 径约为 1．8nm．CdS壳的包覆参照文献 [12]方法，首先分别合成镉和硫的储备液，利用文献[1O]的连 续离子层吸附反应技术包覆CdS壳，随着镉和硫储备液的不断加入，CdS壳层厚度不断变厚．本实验 合成了2层 CdS包覆的CdTe／CdS核壳半导体纳米晶，粒径大小为3．2nm． 量子点的生物偶联：(1)依靠量子点表面的羧基负电荷与人 IgG表面的胺基正电荷的静电吸附作 收稿13期 ：2009~1-09． 基金项 目：国家 “八六三”计划 (批准号：2006AA03Z335)和国家自然科学基金 (批准号60601015资助 联系人简介 ：孔祥贵，男 ，教授，博士生导师，从事纳米生物示踪的研究工作．E-mail：xgkongl4@ciomp．ac．cn No．6 曾庆辉等：CdTe／CdS核壳量子点与蛋白质荧光标记