量子点在生化分析中的应用进展.pdf

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1、第33卷第8期绵阳师范学院学报Vo1．33No．82014年8月JournalofMianyangNormalUniversiAug．，2014量子点在生化分析中的应用进展周亚文(绵阳师范学院化学与化学工程学院，四川绵阳621000)摘要：量子点(QDs)是一类粒径位于纳米尺度的荧光材料，因其优良的光学性质，已在化学、生物学及医学等研究领域取得了很大进展，也成为近年来发展、研究的热点．本文简述了量子点的基本特征，对不同的修饰方法做了比较，重点综述了量子点在生化分析研究领域的进展，提出了今后量子点研究的潜在方向．关键词：量子点(QDs)；生化分析中图分类号：0611．4文

2、献标志码：A文章编号：1672-612x(2014)08-0065-04引言量子点(QuantumDots，QDs)又名半导体纳米晶，是一种由II—VI族或III—V族元素组成的均一或核一壳式结构，粒径介于1—10nm之间的纳米颗粒，目前研究较多的主要是CdX(X=S、Se、Te)⋯．由于物质内部电子和空穴被量子限域，连续的能带结构变为具有分子特性的分立能级结构，呈现出诸多不同于宏观块体材料的物理化学性质和光学特性，受激后可发射荧光．近年来，由于其量子产率高、光稳定性好、发射波长可调等优良的光学特性，QDs作为新型的荧光试剂探针，已引起各领域的广泛重视，在细胞标记J、生

3、物成像J、蛋白质检测J、药物运载J、多组分测定等生化领域有良好的应用及发展前景．1QDs的制备由于纳米颗粒粒径小、比表面积较大、具有不饱和性，故化学性质十分活泼导致易于聚集甚至沉积，这种不稳定性在很大程度上限制了纳米颗粒的制备与应用．因而，怎样合成元缺陷、尺寸均一、空间分布有序、稳定性好、光学特征优良的QDs一直人们追求的目标和关注的热点．经过长时间的努力，现有多种成熟的方法与技术用以制备各种性质的QDs，概括起来主要有物理制备法和化学制备法两种．常见的物理制备法包括机械粉粹、蒸汽冷凝法、低温等离子法等，这些方法虽可制得粒径较为均一的QDs，但由于制备过程耗时长、所需仪

4、器昂贵限制了物理制备法的普遍使用．化学制备法大致分为在有机相中制备和在水相中制备两种．早期的QDs是在有机相中制备的，如制备的单核SiO一QDsl及核一壳式CdSe—ZnSQDs，此法制备的QDs稳定性及分散性较好，不容易聚集，但由于溶解性问题而不能应用到生化体系；在水相中合成的QDs操作简单、形态可控、容易引进特定的官能基团而备受关注，但其稳定性问题还需进一步解决．为了克服上述弊端，对QDs进行表面功能化是近年来科学家们研究的热点．2QDs的功能化由于大多数QDs在有机相中制备，人们必须在其表面修饰上适当的亲水性基团，使之可溶，才能进一步应用到各种生化分析体系中．常见

5、的修饰方法有共价偶联m、配体交换、静电吸附[11]、表面硅烷化m、特异性结合等．如Mioskowsk’小组采取配体交换法，成功制备了形态均一、发射光位于575am的核一壳式结构QDs，通过此法，还可将氨基、巯基等功能基团交换到QDs表面，进而拓宽QDs应用范围；此外，Johnsonm利用生物素与链酶亲和素之间的特异性结合，成功将生物素化的核酸适配体(aptamer)与目收稿日期：2014—06—12基金项目：绵阳师范学院校级科研项目(2013B04)作者简介：周亚文(1986一)，女，四川省绵阳市人，助教，硕士．研究方向：分析化学·67·周亚文：量子点在生化分析中的应用

6、进展第8期DNA序列不存在或者非互补的DNA序列存在时，只能检测到QDs的荧光，不能检测到cy5的荧光，据此，我们可以设计不同的探针序列，达到对不同目标序列DNA的检测目的．Johnson等L1利用多色QDs实现对核酸的检测，两段探针由生物素修饰，当有目标DNA存在时，形成杂交体后与抗生蛋白链菌素修饰的红色QDs结合，加入绿色量子点后，形成了一个红色QDs—DNA杂交体一绿色QDs的复合物，只有当目标DNA存在时，才能检测到复合物的荧光信号．3．3QDs标记与识别病毒Chen等人Ll利用分子信号标记物与QDs之间的荧光能量转移到达检测病毒基因的目的．其大致思路为，将QD

7、s表面修饰上亚麻酸，分子信号标记物一端连接上金纳米颗粒，另一端修饰上组氨酸分子，利用ZnS与组氨酸之间的金属亲和力将两者连接起来．当有病毒基因存在时灯标打开，QDs荧光强度恢复，根据QDs的荧光强度来检测病毒基因的浓度．Wei课题组。则构建了一个对pH敏感的量子点传感器来检测禽流感病毒与小鼠肝炎病毒．Wang等则利用QDs的荧光信号实现单颗粒病毒示踪．该思路为将生物素链接酶修饰到病毒包膜上的多肽受体后与抗生蛋白链菌素修饰的量子点相连，通过生物素与抗生蛋白链菌素的特异性作用来观察量子点的荧光信号进而实现对单颗粒病毒示踪的目的．3．4QDs用