硅壳包被的核壳型量子点荧光纳米颗粒的制备及其细菌计数的应用.pdf

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1、第4O卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第8期2012年8月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1169～1174DOI：10．3724／SP．J．1096．2012．20033硅壳包被的核壳型量子点荧光纳米颗粒的制备及其细菌计数的应用傅昕1,2张何黄可龙(湖南工程学院化学化工学院，湘潭411104)(中南大学化学化工学院长沙410083)摘要以氧化镉和硬脂酸锌为前驱体，合成了’CdSe／ZnS核壳型量子点(QDs)。采用反相微乳液技术，在温和条件下实现了硅壳包被的CdSe／ZnS荧光纳米颗粒的成功制备。在戊二

2、醛的交联作用下，以金黄色葡萄球菌(S．aureus)为目标细菌、荧光纳米颗粒为荧光探针，建立了一种高灵敏的、简单快速的细菌计数的方法，并借助荧光显微镜成功地进行成像探测研究。通过考察荧光纳米颗粒与细菌的孵育时间、包入硅壳的核壳量子点质量等多种因素的影响。在最优化条件下，本方法的线性范围为5×10～5×10CFU／mL；检出限为500CFU／mL；线性回归方程为y一494．96749X-1194．25738(R=0．9960)。本方法操作简单，检测时间短，有效克服了传统平板计数方法和基于有机染料的荧光检测方法存在的缺陷，提高了灵敏度。将此法用于6种实际样品

3、的细菌数量测定，检测结果与平板计数方法基本一致，相对标准偏差在3．1％～8．2％之间，结果令人满意。关键词硅壳包被的CdSe／ZnS荧光纳米颗粒；反相微乳液技术；荧光探针；细菌计数1引言量子点(QDs)是一种由Ⅱ一Ⅵ族和Ⅲ一V族元素组成的纳米颗粒。与传统的有机染料荧光探针相比，量子点具有激发光谱宽、发射光谱对称、半峰宽窄，发射波长可调以及光化学稳定性高等特点，在生物学、医药学、食品和环境等领域有着广泛的应用[1-4]。由于裸量子点(如CdSe)易受杂质和晶格缺陷的影响，其量子产率很低，化学家们经过多年努力，在核表面覆盖另一层晶体结构相似、带隙更大的半导体

4、材料(如ZnS)，使量子点表面无辐射重组位置被钝化、减少激发缺陷、消除非辐射驰豫，使荧光量子产率和光热稳定性都得到显著的提高。然而，目前高性能的核壳型量子点均是在有机溶剂中制备的，具有疏水性，在与生物分子相连时需进行表面基团转换。而二氧化硅材料具有制备简单、易于表面进一步修饰及好的生物相容性等优点，成为当前最佳的包裹材料之一。细菌(尤其是病原菌)的检测涉及食品安全检验、疾病诊断以及环境监测等领域，与人类健康息息相关。传统的细菌检测方法，灵敏度低、费时耗力，不能满足当前食品安全快速检测的要求。近年来发展的酶联免疫法”、PCR法和流式细胞计数法【1等新方法，

5、也存在仪器昂贵、样品需富集等局限性。而荧光检测方法有效的克服了这些缺点，有利于快速、有效地对原始样品进行细菌计数【l4]。虽然已有一些用量子点标记抗原和酶特异性检测病原体的报道，但是快速进行细菌总数测定的研究还很少。而硅壳型量子点荧光标记技术比传统有机染料荧光标记技术具有更高的灵敏度和光稳定性，可用于细菌的快速、灵敏的定量检测。本研究以氧化镉和硬脂酸锌代替有机金属为前驱体，合成了CdSe／ZnS核壳型量子点，采用反相微乳液技术，在温和条件下实现了表面带氨基和磷酸基团的硅壳包被的CdSe／ZnS荧光纳米颗粒的成功制备。在戊二醛的交联作用下，以金黄色葡萄球菌

6、(S．aRTeus)为目标细菌，建立了一种高灵敏的、简单快速的细菌计数方法。本方法适用于食物或环境细菌污染程度、疾病感染程度的快速检测。2实验部分2．1仪器和试剂F一2500型荧光分光光度计(日本日立公司)；JEOLJEM-1230型透射电镜(TEM，日本电子株式会201~01-10收稿；201~03—16接受本文系国家自然科学基金(No．21005067)、湖南省自然科学基金(No．11JJ4015)资助。E—mail：fuxinl129@h~mailtom分析化学第40卷社)；Zeiss荧光倒置显微镜(ZeissAxioObserverZ1)。三辛基

7、氧化膦(TOPO，90％)、三辛基膦(TOP,98％)、十六烷基胺(HDA，90％)、油酸(90％)、氧化镉(99．9％)、硬脂酸锌(95％)、Se粉(200目，>99．5％)、硫粉(99．5％)、环己烷及IgepalCO一520均购自Sigma-Aldrich公司；戊二醛、3一氨丙基三乙氧基硅烷(APS，95％)、正硅酸乙酯(TEOS，99．9％)和3-(三羟基甲硅烷基)一丙甲基膦酸酯(THPMP,42％)均购自北京百灵威化学试剂有限公司。2．2CdSe／ZnS核壳量子点的合成CdSe核的制备：参照并改进文献[15]的方法，在N：保护下，将39．5mg

8、硒粉溶入2．5mLTOP中，得到se的前驱体溶液(TOPSe)。向三颈烧瓶中依次