新型荧光探针量子点及其在药学中的应用

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1、新型荧光探针量子点及其在药学中的应用摘要:近年来由量子点作为标记物的荧光分析法引起了国内外研究者的广泛关注，特别是量子点在药学中的应用已成为人们研究的热点。本文就量子点的光学特性，制备方法，表面修饰方式及其在药学方面的研究进展和应用前景作简要综述。关键词:荧光分析法;量子点;荧光探针;应用Abstract:Inrecentyears,thefluorometrywithquantumdotsasthelabelhasbeenattractingwidelyattentionamonginvestigatorsbothhereandabroad,especiallytheappl

2、icationofquantumdotsinpharmacy.Inthisarticlewewillmakeasummaryreviewontheopticalproperties,preparationofquantumdots,surfacemodificationandtheirresearchprogressandapplicationprospectinpharmacy.Keywords:fluorometry;quantumdot(QD);luminescentprobe;application荧光分析法由于灵敏度高、选择性好、仪器结构相对简单、价格便宜等特点,已成

3、为化学分析中的常用方法之一但由于能发射出荧光的物质数量不多，那些不能发射荧光的物质常需要与一些荧光配合物或荧光探针等结合才能进行分析测定，从而限制了荧光分析法的直接使用量子点由于其具有独特的荧光性质，成为了科研工作者采用荧光标记法进行测定的新型探针。1量子点的光学性质量子点是由半导体材料（通常由元素周期表的II〜VI,III〜V或IV〜VI族原子）制成的尺寸在1〜12nm的微粒，由于量子点的特殊结构导致了它具有表面效应、量子尺寸效应、介电限域效应和量子隧道效应，从而派生出许多不同于宏观块体材料的物理化学性质和独特的发光特性作为新型荧光探针的量子点具有发射量子产率高、光漂白性能不

4、明显、荧光强度高及稳定性好等的荧光性质，同时量子点相比传统荧光染料分子激发光谱宽且连续；发射荧光光谱峰狭窄而对称。更有趣的是量子点的发射谱线具有“调频”能力其发射峰波长不但会随着量子点的核心材料变化而变化，还会随着量子点的尺寸大小而改变。2量子点的制备量子点的光谱性质与其晶体结构及单分散性密切相关，因此制备方法和工艺是决定其荧光性能的关键因素之一。按照使用溶剂的不同，量子点的制备方法主要有两种：一是在有机体系中合成，二是在水溶液中直接制备。在有机体系中，基于有机物与无机金属化合物或有机金属化合物之间的反应进行，所制备的量子点具有良好的单分散性和较强的光稳定性，且不易团聚运用高温

5、退火技术可以精确控制纳米微晶的生长，从而制备颗粒尺寸从纳米到微米级范围的量子点，其大小尺寸分散度控制在2%以内由于量子点颗粒尺寸小，比表面积大，往往具有活泼的化学性质，极易聚集，导致荧光量子产率降低。同时，未包覆的量子点由于其纳米晶体自身缺陷，存在荧光发射的不稳定性。研究表明，ZnS包覆后的CdSe纳米微晶表现出优越的荧光性能，在常温下具有更高的荧光量子产率和更好的稳定性，水溶性是量子点应用于生物体系的关键因素。在水溶液中合成量子点，通常需要加入特定的稳定剂来控制颗粒的增长，并确保电荷层及溶液体系的稳定性。采用不同的毓基化合物作为稳定剂，可以得到具有不同表面性质的纳米颗粒。水相

6、中合成量子点实验条件易于控制，方法简单，重复性高，成本较低，可大批量制备，表面电荷和表面性质可控,很容易引入各种官能团分子，这不仅解决了量子点的水溶性问题，而且由于其表面包覆了一层水溶性的修饰基团（如氨基、竣基等），可与生物分子直接连接，从而成为一种很有发展潜力的生物荧光探针。3量子点的表面修饰传统采用的量子点都是在有机相中制备的，其表面包覆着大量的有机分子而呈现疏水性，不能与生物分子直接偶连，采用较多的办法是用亲水分子层取代量子点原有的憎水表面层，或在原有表面上再增加一层具有两性基团的环糊精等，使之具有亲水性而能用于生物体系。研究人员在改进量子点水溶性方面进行了大量研究，目前

7、有效的修饰剂包括壳聚糖、磷脂胶束、二硫苏糖醇以及一些低聚物配体等。Daniele利用修饰剂中的硫基与金属的配位作用，实现了对量子点表面的硅烷化修饰，使其与靶向生物分子结合后，能够很好的溶于水溶液。目前采用的表面修饰方法主要包括毓基化合物修饰、硅烷化修饰和聚合物修饰，量子点被连接在各种生物配体上以达到靶向特异性结合。通过对晶核、外壳与外层修饰基团的选择性控制，可以得到具有优良性能的荧光量子点，并用于特定的化学分析用途。4量子点在药学中的应用大量事实表明，发现并验证药物新靶点是研发创新药物的源头