新型荧光物质——量子点在生命科学领域的应用研究进展

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1、万方数据!进展评述；；●；=o．．，⋯．，¨◆，◆¨_¨·I·◆，化学通报2007年第6期新型荧光物质——量子点在生命科学领域的应用研究进展陈伟沈鹤柏+陈艳周丽佳徐文涛(上海师范大学生命与环境科学学院上海200234)摘要半导体荧光量子点因其特有的荧光性质而成为生命科学领域生物标记材料研究的前沿内容。本文综述了高荧光效率量子点的各种制备方法以及在生命科学领域应用的研究进展。关键词荧光材料量子点生物标记活体标记生命科学NewFluorescenceMaterial——QuantumDotsandtheirApplicationinLifeScienceC

2、henWei，ShenHebai+，ChenYan，ZhouLijia，XuWentao(LifeandEnvironmentScienceCollege，ShanghaiNormalUniversity，Shanghai200234)AbstractFluorescencesemiconductornanocrystals(quantumdots)havebeenpaidgreatandwideattentioninthefieldsofbioimagingmaterialoflifescience，becauseoftheirspecialfluo

3、rescencecharacter．Theresearchprogressindifferentpreparingmethodsofquantumdotsandtheirapplicationinthefieldsoflifesciencearebrieflyreviewedinthispaper·KeywordsFluorescencematerials，Quantumdots，Bioimaging，Invivoimaging，Lifescience量子点，又称半导体纳米微晶粒，通常是由ⅡB和ⅥA族元素组成，目前研究较多的主要是CdX(X=s、Se、

4、Te)。通常，量子点的研究粒径范围为2—20nm，电子和空穴被量子限域，连续能带变成具有分子特性的分立能级结构，因而在受到光激发或电压后能产生荧光发射。量子点作为新型的荧光材料，与传统的有机染料荧光物质相比较，主要有以下几个方面的优点H。1：(1)量子点是无机半导体荧光材料，其激发谱为连续谱带，用高于带隙能量的光均可以激发，且发射谱较窄，半峰高宽通常为30nm左右H1(见图1)；(2)量子点的光稳定性远高于传统的有机染料分子，经过表面包覆的量子点，其抗光漂白能力和光稳定性进一步提高；(3)量子点可以通过调整其自身的尺寸来得到不同颜色的发射荧光M。(见图

5、2)。1量子点的制备量子点自身的优点使其相关的合成方法也显得尤为重要。量子点的合成研究最初是为了得到单分散性好的纳米粒子，以便对其量子尺寸效应进行深入的研究。到目前为止，有关量子点的合成方法已有很多。然而，根据所采用原料和工艺的不同，概括起来大致可分为金属化合物一元素有机物合成路线和水相无机合成路线。Peng等№“¨在量子点的有机合成方面做出了大量突出而细致的工作，为推动以半导体荧光量子点为基础的理论和应用研究做出了重要贡献。他们以CdO取代Cd(CH，)：形成配合物，作为cd的反应前体，得到高质量单分散的CdSe。他们还进一步对合成方法进行改进，选取

6、合适的镉盐陈伟24岁，硕士生，现从事纳米粒子生物分子复合物在生命科学中的应用研究。*联系人，E．mail：shenhb@shnu．edu．cn2006．10．08收稿，2007．01．09接受万方数据化学通报第2007年第6期和磷酸氧化物配体，通过一步法成功得到了1．5～25nm的单分散CdSe。经过不断的改进，他们发展的这种合成方法已经可以用于商业化的Ⅱ一Ⅵ量子点的合成。庞代文等。1。17l在文献报道。8。的基础上进行改进，在相对温和、安全的条件下对其进行包裹，制备了CdSe／CdS、CdSe／ZnS等核／壳结构量子点，此方法所使用的原料稳定、易于储

7、存、价格低廉、操作安全简便，使实验室大规模制备成为可能=量子点在有机体系中的生长温度可以在较大范围内选择调节，从而有利于量子点的成核和生长的控制。同时Peng等和Weller等又在有机相合成量子点的基础之上将有机相转移到了油相，从而得以在生物领域进行应用‘18础1。直接水相合成是量子点制备的另一重要途径。Weller等。25’263和高明远等[27q¨在这方面的工作较为特出。他们采用巯基化合物如巯基乙酸、3一巯基丙酸等作为纳米粒子的稳定剂，巯基通过和粒子表面的镉原子配位来控制粒子的增长，同时提供稳定的电荷层保证分散体系的稳定性，选用不同的巯基化合物可方

8、便地调节粒子表面的性质，得到不同用途的CdTe量子点。此外，巯基在表面镉原子的配位使CdTe表