一.文献综述
传统荧光探针应用在疾病分析诊断和生物医学成像时局限性越来越凸显,原因是生物组织中内源性物质的吸收和散射会影响传统荧光探针的发射波长,另外组织内部本身的内源发光基团的自发荧光也会和探针的荧光信号发生重叠,造成检测信号的丢失或放大。随着研究发现,大多数生物组织在近红外光谱波段内(650~900 nm)有个 Biological Window,在此范围内组织的散射、吸收和自发荧光的干扰都较小,而且近红外光在生物组织中表现出良好的穿透性。因此,近红外分析技术具有很诱人的发展前景。所以,发展发射波长在650~900 nm的光探针,使其用于组织或细胞的标记成像,并用近红外光激发,就可避免短波长激发时光源高能量造成的组织或细胞损伤,同时可以有效地提高成像深度,得到更好的成像效果。现如今,在细胞成像、组织、和器官的活体成像中主要是用到了有机近红外染料(菁染料、四吡咯类染料、噻嗪/噁嗪类染料)和荧光蛋白(成本较高)。但该类探针存在许多明显的缺点,如量子产率较低、发射峰较宽、易光漂白、窄的激发范围、Stokes位移很小,水溶性不好等,这些都直接影响着它们在生物研究中的应用。
量子点的直径大约为2-10 nm (―般由10~50个原子的排列长度),小于其玻尔激子的半径,其内部电子在各方向上的运动都受到局限,所以量子限域效应(quantum confinement effect)特别显著,从而具有独特优异的光学性质。(1)发射光谱具有可控性。量子点是由少数原子构成的单晶纳米材料,在合成过程中可以通过反应的时间、温度、pH值和修饰配体对其形状和尺寸进行精确调控。通过改变量子点的尺寸和它的化学组成可以使其发射光谱覆盖整个可见光区。因此,量子点可以被视作荧光福射波长可调的荧光剂(2)宽的激发谱和窄的发射谱。量子点的激发光谱很宽,任何小于其荧光发射波长的单波长激发光源都可以有效激发量子点,极大地促进了量子点统一体系中的多元检测分析如多色标记。此外,量子点的荧光发射峰窄(30nm左右)而对称,且无拖尾,多色量子点同时使用时不容易出现光谱交叠。(3)优异的光稳定性和较高等量子产率。量子点不易光解和光漂白,因此,为标记物的长期标记提供了便利。(4)斯托克斯位移(stokes)较大。相对有机染料,量子点宽大的斯托克斯位移可以消除散射光的干扰,避免发射光谱与激发光谱的重叠,使得对荧光信号的检测变得更加容易。(5)生物相容性好,具有空间兼容性。与有机荧光染料相比,一个量子点可以偶联两种以上的生物分子或配体,从而可以制备多功能的检测及成像探针,有机染料却不能。其次,量子点表面性质一致。(6)荧光寿命较长。量子点的荧光发光寿命一般大于10ns,其受溶剂、pH 值、温度等环境因素的影响较小。因此,可避免与生物样本的自发信号交叠(如细胞中的自荧光)。
近红外量子点(Near-infrared quantum dots, NER. QDs)是指荧光发射波长在 650-900 nm 的量子点,具有近红外窗口和量子点双重优势,是近红外发光材料最受青睐的候选者,已经引起化学分析、食品检测及生命医学成像等领域的广泛关注并迅速成为一个研究热点。当前,近红外量子点的合成策略主要分为三种,包括(1)选择窄带宽的单核量子点;(2)电子和空穴高度领域的核壳型量子点(II型量子点);(3)通过晶格错配应力调节的核壳型量子点。
二、研究方法和技术路线
CdTe量子点的制备
在250mL三口烧瓶中加入0.02 molL-1 CdCl2溶液100mL, 在不断搅拌下向此溶液中加入0.2 mL3-巯基丙酸,并用1molL-1 NaOH 调节溶液pH 值到10.5。随后向烧瓶中先后加入过量NaBH4(0.1g)和0.0222g Na2TeO3,将此反应液于100℃温度下加热回流,分别在回流时间为10min、0.5、1、3、5、7、12、24h的时侯取样。
CdTe量子点的表征
(1)紫外-可见吸收光谱测量
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