室温合成水溶性CdHgTeS量子点及其在细胞标记中的.doc

室温合成水溶性CdHgTeS量子点及其在细胞标记中的应用 刘西京，2 （1.武汉工商学院 环境与生物工程学院，湖北 武汉430065 2.武汉大学 资源与环境科学学院生物质资源化学与环境生物技术湖北省重点实验室，湖北 武汉430079） 摘要：本文分析研究了光辅助合成高亮度的水溶性CdHgTeS量子点。不同于前人实验采用CdTe作为模板合成CdHgTe量子点，本实验首次在室温条件下一步合成高质量的CdHgTeS合金量子点。量子点的荧光产率极大程度的受到了合成时组分、浓度以及温度的影响，对CdHgTeS量子点采用了紫外光谱、荧光光谱对其光谱性能进行分析，透射电镜、X射线衍射、光电子能谱对其表面形态和结构进行表征。结果显示量子点的荧光产率能显著提高的最主要的原因是巯基丙酸降解释放出的硫与溶液中的镉离子形成了CdS在CdHgTe量子点的表面进行修饰，极大的提高了量子点的荧光稳定性和荧光产率。此外，CdHgTeS合金量子点成功的运用于固定细胞的标记。即使在经过紫外光连续20min的照射下依然能看请细胞的轮廓，这种具有明亮红色荧光的小尺寸核壳量子点有着性当高的抗光漂白性能。因此，结果证明了本实验所合成的量子点作为荧光探针能高效利用于活体成像领域。 关键词：光辅助；水溶性量子点；细胞成像；活体成像； 荧光稳定性 中图分类号：T383 文献标识号：A 文章编号：（鄂）0270048（2016）03-0000-00 近年来，学术界根据量子点的荧光稳定性强、生物相容性好的特点开发了一系列其在细胞标记、活体成像、肿瘤定位、靶向给药等领域中的应用，通过对各个波段量子点的研究和分析，波段在650-900nm(近红外波段)的量子点由于其能有效避开生物体自发背景荧光以及在组织中优良的穿透性能等优点，在生命科学和生物医药学领域逐渐成为焦点[1]。目前，相对高效的近红外量子点都是在有机相中形成的，TOP/TOPO以及有机相所合成的量子点都不能直接应用于生物方面，介于此，在水相中合成荧光产率高且生物相容性好的量子点迫在眉睫[2]。 本文中，利用光催化机理，以巯基丙酸为稳定剂和硫源，在水相中一步合成了梯度合金CdHgTeS QDs，通过调节Cd与Hg的配比，其荧光发射峰在584-716nm之间连续可调，所使用的方法无需加热，反应条件简单温和并易于重复，在此基础上，系统地研究了该合金量子点在人体细胞中的光稳定性，结果显示由于光催化作用，巯基丙酸中的硫大量释放并与溶液中的镉结合在量子点的表面形成钝化层，极大地提高了其光稳定性，并为其在后续的药物缓释，活体成像方面奠定了重要的基础。 1 实验部分 1.1主要试剂和仪器 氯化镉(CdCl2·2.5H2O，分析纯，上海试一化学试剂有限公司)、氯化汞(HgCl2，分析纯，上海试一化学试剂有限公司)、巯基丙酸(MPA，分析纯，国药试剂集团)、碲粉(Te，分析纯，天津市科密欧化学试剂开发中心)、硼氢化钾(KBH4，96%，国药集团上海化学试剂有限公司)、无水乙醇(分析纯，国药试剂集团)、异丙醇(分析纯，天津市天力化学试剂有限公司)、罗丹明6G(分析纯，阿拉丁化学试剂有限公司)、罗丹明B(分析纯，阿拉丁化学试剂有限公司)，所有试剂均可直接用于实验。配制溶液所用的溶剂为Milli-Q水。 1.2 CdHgTeS QDs中碲源文献中介绍了众多的碲源合成方法，金属汞对量子点的荧光具有猝灭作用，因此对碲源的纯度要求很高，碲源合成方法碲源[]。具体而言，取160mg碲粉与过量的KBH4置于三颈烧瓶中，注入5ml去氧水，反应全程通入N2气以绝氧，待反应结束，黑色碲粉消失，溶液呈现无色透明状时，缓慢滴入1M H2SO4并适度加大N2气的通入量以确保生成的H2Te气体随着N2进入盛有0.05 M NaOH的密闭烧瓶中，形成0.05 M KHTe纯净溶液。 2 结果与讨论 2.1 CdHgTeS QDs的合成 本研究使用KHTe为碲源、MPA[4]，当汞的含量超过镉时，合金的结构和晶格会发生改变，荧光产率会有大幅度的提高[5]，此时CdHgTe合金量子点的发射波长超过了900nm，超出了第一近红外荧光成像窗口同时也远远超出了人视觉的识别范围(780nm)，不利于实验观察，因此，发展荧光波长在650-780nm的量子点迫在眉睫。但是经过高温和长时间的反应，量子点的粒径会变得非常大，容易分解且荧光产率有所下降，本实验在CdTe的前驱体溶液中滴入Hg2+置换出部分Cd2+使其波长红移，反应条件温和简单，易于重复和大规模的生产，合成的量子点峰型对称(如图1)，量子产率高。 图1 不同Hg2+含量的量子点在光催化反应器上反应35小时后的紫外吸收和荧光光谱图 Fig.1 Representative UV/Vi