CdTe量子点（精选5篇）
CdTe量子点 篇1
量子点(QDs),又可称为半导体纳米晶,通常是由II-VI、III-V或 IV-VI族元素组成,粒径一般介于1～10 nm,具有特殊的光学和电学特性[1]。与传统的有机染料相比,量子点具有独特的光学性质,比如荧光发射可调、发射光谱窄而对称、吸收光谱宽以及光稳定性好等[2,3]。因此,量子点被越来越广泛的应用于生物研究和临床医学的各个方面,包括体内外成像、肿瘤的检测与治疗、免疫组织化学检测、药物运输与治疗、生物传感、单颗粒示踪等[4,5]。目前,所报道的量子点化学合成方法主要有金属有机合成[6]、水相合成[7]、水热合成[8]以及微波辅助水相合成[9]等。量子点的直接水相合成法具有操作简单、原料廉价易得、合成所得量子点经简单纯化后即可直接用于生物体系,以及合成环境友好等优点,逐渐成为量子点制备研究的热点。
本章采用水相合成法制备了一系列不同表面修饰CdTe量子点,并运用紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、粉末X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及透射电子显微镜(TEM)等方法和技术,对所合成的量子点进行了表征。
2.2 实验部分
2.2.1 试剂与仪器
氯化镉(99.99%),硼氢化钠(99%),碲粉(99.999%, 约200目),3-巯基丙酸(MPA, 99%),N-乙酰-L-半胱氨酸(NAC, 99%),L-谷胱甘肽(GSH, 98%),巯基乙胺盐酸盐(CA, 98%),罗丹明6G均购自Sigma-Aldrich公司。其它药品均为分析纯。
TU-1900双光束紫外-可见分光光度计,北京普析通用仪器有限责任公司;LS-55荧光分光光度计,美国Perkin Elmer公司; PB-10 pH计、BS110S电子分析天平,北京赛多利斯仪器系统有限公司;JEM-2100高分辨透射电子显微镜,日本JEOL公司;D8 Advance粉末X射线衍射仪,德国Bruker公司;XSAM 800 X射线光电子能谱仪,英国Kratos公司。
2.2.2 水溶性CdTe量子点的制备
Cd前体的制备:称取0.2 mmol CdCl2和0.34 mmol MPA,溶于50 mL超纯水。边搅拌边逐滴加入1 mol·L-1 NaOH溶液(超纯水配制) 调节pH至8.0。将溶液转移至三口烧瓶中,采用Schlenk技术抽气充气(高纯Ar)反复六次,除尽溶液中的氧气。Te前体的制备:称取0.2 mmol Te粉和0.5 mmol NaBH4,置于10 mL的离心管中,加入2 mL超纯水,冰水浴下搅拌反应直至成无色透明溶液。在室温下,强力搅拌下用注射器向Cd前体中加入0.4 mL新制备的NaHTe溶液(0.04 mmol),[Cd]:[MPA]:[Te]=1:1.7:0.2。将三口烧瓶置于油浴中,冷凝回流不同时间,可得到最大发射波长不同的CdTe量子点。NAC、GSH修饰CdTe核量子点制备方法同上,其中[Cd]:[NAC]:[Te]=1:1.7:0.2,[Cd]:[GSH]:[Te]=1:1.2:0.2。CA修饰CdTe核量子点制备方法同上,其中Cd前体pH调至5.9,[Cd]:[CA]:[Te]=1:2.4:0.2。
2.2.3 量子点的表征
分别用TU-1900紫外-可见分光光度计和LS-55荧光光谱仪,测定量子点溶液的紫外-可见吸收光谱和荧光发射光谱(λem=400 nm)。以罗丹明6G(荧光量子产率为95%)为参比,测量合成所得量子点溶液的量子产率[10]。加入一定量的异丙醇至溶液变浑浊,离心弃上清,重复三次。将离心收集的沉淀置于真空干燥箱中,35 ℃干燥48 h。将所得固体进行X射线衍射分析,扫描范围为10～70°,扫描速度为6 °/min。X射线光电子能谱(XPS)使用XSAM800光电子能谱仪测定,MgKa为激发源,以C1s峰的结合能284.8 eV进行能谱校正。将一定浓度纯化好的量子点溶液滴加在超薄碳膜支撑铜网上,自然干燥后用JEM-2100高分辨透射电子显微镜观察,加速电压为200 kV。
2.3 结果与讨论
2.3.1 TEM表征
图1为水相合成的MPA-CdTe量子点的透射电子显微照片。从图1中可以看出,CdTe量子点近似呈球形,尺寸分布相对比较集中,分散性良好。量子点的直径约为3～4 nm。
2.3.2 不同表面修饰的CdTe量子点的UV-vis和FL表征
图2为不同表面修饰的CdTe量子点的紫外-可见吸收光谱(A)和荧光发射光谱(B)。从图2可以看出,几种不同表面修饰的量子点都有明显的激子吸收峰,约为480 nm。量子点最大发射波长在525 nm左右,荧光发射峰对称性较好,半峰宽在 35 nm 左右。以上结果说明合成的量子点尺寸分布比较均一。图3为日光照射和紫外照射下,不同表面修饰的量子点溶液的图片。上述合成的量子点在日光照射下为黄色溶液;而紫外照射下,量子点溶液发绿色荧光。GSH-CdTe QDs的量子产率为61.2%;NAC-CdTe的量子产率分别为52.1%;MPA-CdTe量子点的量子产率为40.3%;CA-CdTe量子点的量子产率为12.2%。
(a)MPA-CdTe;(b)NAC-CdTe;(c)GSH-CdTe;(d)CA-CdTe
2.3.3 XRD表征
图4为合成所得CdTe量子点的固体粉末样品的XRD表征。从图4可以看出,CdTe量子点的衍射谱图与体相立方形CdTe的衍射峰相近(PDF No.15-0770)。合成产物在2θ=24.0°、39.8°和47.0°处有3个明显的衍射峰,分别对应于立方晶系CdTe的(111)、(220)和(311)3个晶面,说明合成所得量子点有比较好的晶形结构[11]。
2.3.4 XPS表征
图5为CdTe量子点的XPS谱图。从图5可以看出,XPS谱图中明显出现了Cd3d轨道、Te3d轨道、O1s轨道和S2p轨道的键能。S2p峰的出现是因为配体巯基中的S与量子点表面的Cd配位,O1s峰的出现可能是因为配体中的O与量子点表面的Cd配位或者量子点表面氧化产生的。
2.3.5 pH的影响
考察了pH对GSH-CdTe量子点合成反应的影响。表1为不同pH条件下不同反应时间所得的GSH-CdTe量子点的光学性能。从表1可以看出,与pH=11.5时相比,pH=8.0时GSH-CdTe量子点的量子产率更高,而量子点的生长速率却更慢。量子点的生长速率越快会导致晶体结构的完美程度降低,产生更多的晶格缺陷,因此量子产率下降。随着反应时间的增加,量子点的粒径增加,量子产率下降,荧光发射峰红移,半峰宽变宽,这说明量子点的粒径分布变宽。
3 结 论
本章采用水相合成法制备了不同表面修饰CdTe量子点,并运用紫外-可见吸收光谱、荧光发射光谱、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)以及透射电子显微镜(TEM)对所合成的量子点进行了表征。结果表明,谷胱甘肽(GSH) 修饰的CdTe量子点的量子产率可达61.2%,高于MPA、NAC以及CA修饰的CdTe量子点。在pH=11.5时,GSH-CdTe量子点的生长速率比pH=8.0时更快,量子点的生长速率更快会导致晶格的完美程度降低,量子产率下降。
TCL开启量子点时代 篇2
“H9700是TCL主推的TV+家庭娱乐电视家族中的高端旗舰产品，它的诞生让TV+家族继发布爱奇艺电视、芒果TV+、微信互联和曲面电视之后，再添新成员，是TV+家庭娱乐电视家族的一次重大硬件升级。”TCL多媒体CEO郝义说。
据悉，量子点是一种纳米材料，其晶粒直径在2～10纳米之间。量子点的光电特性很独特，它受到电或光的刺激，会根据量子点的直径大小，发出各种不同颜色的纯正高质量单色光。量子点应用在显示技术上的主要原理是，通过纯蓝光源激发量子点光管中不同尺寸的量子点晶体，从而释放纯红光子和纯绿光子，并与剩余的纯蓝光投射到呈像系统，这样就可以借助量子点发出能谱集中、非常纯正的高质量红/绿单色光，完全超越传统LED背光荧光粉的发光特性，实现更佳的成像色彩。
TCL多媒体首席技术官陈光郎介绍，通过调节量子点晶粒尺寸，就可以方便、精确地调节其产生的光波波长，产生不同颜色的光，从而更精准地控制色彩，达到精确的色彩还原显示效果。
针对4K×2K/8K×4K的特高分辨率电视，国际电信联盟（ITU）于2012年8月发布了BT2020标准，BT2020定义的色域覆盖范围高达133% NTSC色域，而量子点电视H9700的110%色域值是目前最接近该标准的技术。
再走硬件技术路线的TCL并没有放松对“软”实力的追求。据郝义介绍，H9700搭载了TCL自主开发的适合全球不同市场的智能电视操作系统：TV+OS，该操作系统具有开放性架构，可同时兼容Android和Linux平台，支持系统FOTA升级、软件的安全更新，并提供统一的标准化接口支持ATV、DTV、HbbTV、DRM以及网络流媒体等功能，为构建“内容+平台+终端+应用”的良好生态链构建了良好的软件平台。
同时，H9700还搭载了TCL首发影院和微信互联、海量视频内容等功能。其中，TCL首发影院，实现全国院线大片在智能电视平台同期首发，成为全球第一家实现电视电影播放器的产品，而且还聚合了海量高清视频资源，免费为用户提供更多清晰、流畅、海量的免费内容，超过20万辑影视内容。微信互联功能，在电视观看、互动、操控等方面实现了人与电视的互联，及人与人的社交互动。
量子点显示技术更低能耗，拥有强大的色域、更高的亮度，理论上可以更好地适用于移动设备。就移动设备来看，手机和平板的尺寸都在不断变大，两者在芯片、存储或摄像头方面已经很难拉开距离，在硬件配置上最容易拉开距离的就是屏幕，所以也难怪三星、LG、苹果都在积极推进量子点显示技术的研发。不过，鉴于量子点显示技术还未大规模商用，仅仅是TCL等公司走在前面小试牛刀，所以量子点技术短时间推向移动设备并不是那么容易。
CdTe量子点 篇3
关键词：甲醛CdTe,量子点含量
甲醛作为原浆毒物中的一种,可经呼吸道进入人体体内与蛋白质结合,损害生理机能。长期吸入甲醛,可引起慢性中毒,对孕妇生产的新生儿有致畸性。我国有毒化学品优先控制名单中将甲醛列为第二位。世界卫生组织发布的153号出版物中,甲醛被列为一类致癌物,与白血病存在因果关系。2002年,国家质量监督检验检疫总局,卫生部,国家环境保护总局(现环境保护部)联合发布的室内空气质量标准中,将室内空气中甲醛的限制定为0.10mg/m3。现行的甲醛检测的常用方法为乙酰丙酮分光光度法,酚试剂分光光度法以及气相色谱法。乙酰丙酮分光光度法选择性较好,但灵敏度略低。酚试剂分光光度法灵敏度高,但选择性较差[1]。气相色谱法,成本较高,不利推广检测。甲醛新的检测方法开发有着重要意义。
CdTe量子点是一种纳米半导体晶体,其本身拥有着极其良好的荧光特性,与氧化剂接触时,可产生化学发光现象。在之前的研究中发现谷胱甘肽配(GSH)体的CdTe量子点可与过氧化氢组成优良的化学发光体系[2],而甲醛对这一体系有着增敏效果。据此为基础,研究建立了过氧化氢-CdTe量子点-甲醛化学发光体系,并将该体系应用于室内空气中甲醛含量的测定,结果令人满意。
1实验部分
1.1仪器与药品
精密数显酸度计;万分之一电子天平;TGL-16G台式离心机;V-i140SV实验抽滤真空泵;IFFM-D型流动注射化学发光仪;WFZ-26A紫外可见分光光度计;WGY-10型荧光光度计;TH-150CⅢ大气综合采样器。
硼氢化钠、还原型谷胱甘肽、硝酸镉(99.0%)、碲粉(99.999%)、无水乙醇、甲醛、高纯氮气、氢氧化钠、过氧化氢。实验室用水均为超纯水,试剂均为分析纯。
a紫外可见吸收光谱,b荧光发射光谱
1.2 CdTe量子点的合成
在Zheng等人[3]合成GSH-CdTe量子点方法的基础上做了应用性调整,以更稳定、方便的获取高质量的量子点。具体步骤如下所示。
Cd源:将0.1842gGSH和0.1542gCd(NO3)2以90mL的超纯水溶解,用NaOH调节pH至11.5后,转移至三口烧瓶。加热煮沸10min,待其冷却降至室温后冰浴,全程通氮气,保持无氧氛围。
Te源:在10mL比色管中加入25.4mgTe粉和过量的NaBH4以10mL纯水溶解,密封并用两根弹性石英毛细管与外界相通。通氮气脱氧2h后,50℃水浴,试管中液体由紫色变为无色后,自然冷却备用。
对三口瓶抽真空,用气压差将制备好的Te源通过毛细管缓慢的滴加至搅拌中的Cd源溶液中。完成后将溶液加热至95℃,保持50min,获得原始CdTe量子点溶液。将其溶液加入1.2倍量的乙醇后离心沉淀,取其沉淀。以低浓度NaOH溶液溶解,加乙醇离心分离,反复进行,得到纯化后的量子点。
1.3过氧化氢-CdTe量子点-甲醛化学发光体系
1.3.1甲醛对过氧化氢-CdTe量子点化学发光的影响
将含有CdTe量子点的底部透明的石英反应皿放置于密闭的光信号监测室中,从顶部注入过氧化氢溶液,记录信号。
将甲醛加入CdTe量子点溶液,保持反应皿中量子点浓度体积不变,重复上一步骤。
1.3.2过氧化氢-CdTe量子点-甲醛化学发光体系反应条件的优化
体系流路图如图1所示。P1,P2泵流速均为2.0mL/min,六通阀定量环为50μL,仪器光电倍增管检测器负高压设置为750V。
1.4空气中甲醛的采集
以10mL不含有机物的重蒸水为吸收液,装入U型多孔玻板吸收瓶中。依次将引导管、吸收管和采样器连接起来。采样时长为30min,流量为1.0L/min,引导管为聚四氟乙烯材质,前端装有玻璃纤维滤料。
2结果与讨论
2.1 CdTe量子点的光谱表征
制备的CdTe量子点的紫外可见光谱和荧光光谱图如图2所示。其荧光发射峰为599nm,第一激子吸收峰为568nm。
2.2甲醛对过氧化氢-CdTe量子点体系的作用
甲醛加入前后体系静态注射的化学发光效果如图3所示。无甲醛时,注入过氧化氢后,发光强度较弱,信号值缓慢衰减。甲醛存在时,发光强度明显加强,信号值衰减较快。依此可以推论出甲醛对过氧化氢-CdTe量子点化学发光体系有增敏作用。
2.3过氧化氢-CdTe量子点-甲醛体系反应条件的选择
2.3.1过氧化氢浓度的选择
过氧化氢浓度过高时,体系的化学发光过强,甲醛对体系的影响的相对值会很小,故选择较低浓度范围的过氧化氢进行研究。在甲醛含量为1.0mg/L,CdTe量子点浓度5.0×10-4mol/L,氢氧化钠浓度0.10mol/L的情况下,过氧化氢浓度在0～0.02mol/L范围内,随着其浓度的增加,甲醛对体系的增敏值随之增加,在0.02～0.07mol/L范围内,甲醛对体系的增敏值变化不太明显,但此时过氧化氢-CdTe量子点的化学发光却随之增加,使得测定甲醛时的背景信号增大,故体系过氧化氢的浓度选择为0.02mol/L。
2.3.2 CdTe量子点浓度的选择
在甲醛含量为1.Omg/L,过氧化氢浓度为0.02mol/L,氢氧化钠浓度为0.10mol/L的情况下,CdTe量子点浓度在0～1.5mmol/L范围内,实验测试得:CdTe量子点浓度为0.7mmol/L时,甲醛对体系的增敏信号与背景信号的标准偏差比值最大,故选择此浓度的量子点用于测定甲醛。
2.3.3氢氧化钠浓度的选择
实验中发现,溶液的pH值对体系的发光信号有着较强的影响。在甲醛含量为1.0mg/L,过氧化氢浓度为0.02mol/L,CdTe量子点浓度为0.7mmol/L的情况下,研究了氢氧化钠0～0.3mol/L对体系发光的影响。氢氧化钠浓度为0.15mol/L时,效果最优。
2.4机理探讨
在反应池下放置一组滤光片,分别测定有无甲醛情况下,体系的化学发光谱图,如图4所示。甲醛的存在使得体系的发光光谱只是强弱改变,并未导致发光光谱的位移或者形变。谱图与CdTe量子点的荧光发射光谱对比基本一致,量子点是体系的化学发光单元。实验测试,甲醛与过氧化氢无任何化学发光线现象。故据此可以推测,甲醛对体系增敏的机理为:
甲醛与过氧化氢反应生成了高能态的中间体,中间体与CdTe量子点发生作用,以类似共振能量转移的方式,能量转移至量子点,量子点被激发到高能态,能量以光辐射被形式释放(式1)。
2.5工作曲线及样品测定
在过氧化氢浓度为0.02mol/L,氢氧化钠浓度为0.15mol/L,CdTe量子点浓度为0.7mmol/L的情况下,研究了甲醛浓度与体系增敏信号之间的关系。实验表明,甲醛浓度在2.9mg/L以下时,两者之间呈线性关系,线性范围为0.06-2.9mg/L,检出限为0.06mg/L,线性方程为:△CL=1742x-7,对应相关系数R为0.9994。
采集气体样品,气体体积为30L,吸收液10mL,相对应的气体检出限为0.02mg/m3,线性范围为0.02-0.97mg/m3。采用此方法对新装修房屋的室内的甲醛含量进行了测定,采集平行样品,用酚试剂分光光度法与其结果做比对,见表1。
参考文献
[1]魏复盛.空气和废气监测分析方法(第四版)[M].北京:中国环境科学出版社,2003.
[2]贾时泽.谷胱甘肽-CdTe量子点的化学发光特性及其应用研究[D].临汾:山西师范大学,2012.
CdTe量子点 篇4
关键词：CdTe量子点,聚电解质多层膜,气体传感器,甲醛
甲醛是一种有毒并能够引起人过敏的化学物质,每年约有1000万t甲醛被用于工业生产过程中。甲醛给人类健康带来一系列问题,中国环境保护机构(EPA)将这一值规定在0.06 (mg/kg)/h(GB/T 18883-2002) [1]。如今有许多测定气态甲醛的方法。一般来说,最常见的传统方法成本高且费时,有气相色谱法,质谱法,傅立叶红外光谱分析等。
静电层层自组装方法(LBL-ESA,LBL)是一个多用途的基于正负电荷交替吸收例如大分子和生物分子的技术[2]。由于静电相互作用力,LBL方法能够获得比物理吸收法更稳定的涂层。LBL另一个重要的特点是在层层自组装的每一部交替带点,这导致在膜的制造工艺上反向电荷分子逐序吸引下一层分子。因此稳定的LBL方法能使量子点有效的进入柔软的纳米膜(厚度小于60 nm)中[3]。
本文叙述了由碲化镉和聚电解质多层膜(QDMF)复合组装的气态甲醛传感器。在传感器组装过程中,CdTe量子点和PDDA利用层层自组装法交替堆积形成量子点多层膜,并将牛血清白蛋白(BSA)放在最外层上以减少其他有机分子的干扰。气态甲醛能够通过检测QDMF荧光强度的淬灭来检测到。量子点多层膜提供了一个方便、低成本且敏感的检测气体的方法。它能应用于一些有害挥发性有机化合物气体的分析。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
氯化镉(A.R.),国药集团化学试剂有限公司;聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDDA),碲粉(H.R.)和牛血清白蛋白(BSA),美国Sigma公司;氢氧化钠和双氧水,天津科密欧有限公司;硼氢化钠和L-半胱氨酸均为分析纯,天津光复精细化工研究所;甲醛,天津市大茂化学试剂;实验所用水均为二次水。
荧光分光光度计(F380),天津市港东科技发展有限公司;紫外分光光度计(Helios-γ),Thermo Spectronic Corporation。
1.2 实验方法
1.2.1 水相L-cys-CdTe量子点的合成
制取NaHTe前驱体,取硼氢化钠,碲粉及水,在注射器里反应,放入冰箱放置10 h以后取出,溶液由黑色变为淡红色[4]。将制备好的前驱体加入到盛有氯化镉与L-半胱氨酸混合液的三口烧瓶中,加热回流到96 ℃,分别取回流时间为3 h和5 h的作为实验所用量子点。回流过程在通氮条件下进行。
1.2.2 CdTe量子点/聚电解质多层膜的制备
玻璃基底在使用前用98%H2SO4-30%H2O2(体积比为7:3)的混合液溶液煮沸至无气泡产生为止再用水清洗干净并用N2吹干。将预处理干净的玻璃基底浸泡在配好的一定浓度的PDDA溶液中,静止30 min,之后取出基底先用大量二次水冲洗,除去表面多余的PDDA溶液,再用N2吹干。再将该基底浸泡到一定浓度的CdTe量子点溶液中,仍保持30 min,之后取出大量二次水冲洗并用N2吹干。多次重复以上步骤,到CdTe量子点的层数为五层,最外层再铺上一层牛血清白蛋白以提高多层膜对甲醛的淬灭灵敏度。整个操作均在室温条件下进行。
2 结果与讨论
2.1 CdTe量子点的表征
如图1,不同加热时间下L-cys修饰的CdTe量子点的荧光光谱特性随着CdTe量子点加热时间的增加,其粒径也逐渐增大,导致荧光发射峰逐渐红移,这与紫外可见吸收峰红移是一致的,体现了量子尺寸效应。半峰宽比较窄,表明量子点尺寸较为均一。
2.2 多层膜的表征
在图2中,a,b,c,d,e分别表示石英表面组装的量子点层数为1,2,3,4,5层。在利用层层自组装法制备CdTe多层膜的过程中,随着石英板表面沉积CdTe量子点层数的增加,CdTe多层膜的荧光强度逐渐增大,最大发射波长逐渐红移。对于层层自组装法引起的量子点发射波长红移的现象,与CdTe量子点溶液相比,沉积在CdTe多层膜上的量子点排列更加紧密,CdTe量子点的浓度更高,紧密排列的量子点间的能量转移,引起了CdTe多层膜荧光峰的红移。从图3可以看到,荧光强度的变化与CdTe量子点沉积层数的增加呈线性关系,我们可以通过调节CdTe多层膜上CdTe量子点的层数,控制CdTe多层膜的荧光强度。
多层膜外层铺有蛋白质(b)及无蛋白(a)
图4中,在CdTe表面组装了蛋白质后荧光强度增大,还有可能是因为蛋白质分子能改变CdTe纳米粒子的化学环境和表面态能级,使其荧光强度发生改变。但主要可能是L-半胱氨酸起的作用。因为L-Cys 存在活泼的巯基,较容易与 BSA 表面上的某些氨基酸残基形成如硫-疏键等能使分子结构更加紧凑的次级键,而使蛋白质的高级结构更加紧凑。
2.4 量子点多层膜对甲醛的淬灭
在图5可以看出,组装了蛋白质的多层膜的荧光变化要大于未组装蛋白质的多层膜的荧光变化,淬灭效果更好。蛋白质层的组装进一步提高了检测的灵敏度。
3 结 论
本课题实验采用静电层层自组装的方法,利用L-半胱氨酸修饰的CdTe量子点与带正电荷的聚电解质直接静电吸附作用在石英板上制备了CdTe量子点/聚电解质多层膜,并在此基础上再组装一层牛血清白蛋白,利用甲醛对CdTe量子点的猝灭作用,发展了一种能够直接检测气态甲醛分子的CdTe量子点/聚电解质多层膜荧光传感器。与传统甲醛检测方法相比,本方法具有方便、快速、灵敏度高的优点,适用于在气态环境中监测甲醛的浓度。
参考文献
[1]ZHANG L,ZOU X,YING E,et al.Quantum Dot Electrochemilumi-nescence in Aqueous Solution at Lower Potential and Its Sensing Appli-cation[J].J.Phys.Chem.C,2008,112:4451-4454.
[2]Corr S A,Rakovich Y P,Gun’ko Y K.Multifunctional Magnetic-flu-orescent Nanocomposites for Biomedical Applications[J].Nanoscale Research Letters.,2008,3:87-104.
[3] GRZELCZAK M.Pt-Catalyzed Growth of Ni Nanoparticles in Aqueous CTAB Solution [J].Chemistry of Materials, 2008, 20: 5399-5405.
CdTe量子点 篇5
关键词：CdTe/ZnSe核壳量子点,免疫荧光标记,鸡卵清白蛋白,IgE
支气管哮喘(bronchial asthma,简称哮喘)属于过敏性疾病的一种,其发病机制复杂,目前全球约有3亿哮喘患者,被WHO列为四大顽症之一。鉴于人体试验的局限性,对哮喘的干预研究往往通过建立与人相似症状的动物模型来进行。常用的哮喘动物(大鼠、小鼠、豚鼠)模型都存在不足之处。如豚鼠致敏后的变态反应与人类的不同,其更多由IgG介导;大鼠、小鼠制作的哮喘模型能产生特异性IgE,可临床指征不明显[1]。因此有必要寻找和开发新的哮喘动物模型。但哮喘新模型的开发还面临一个具体问题,即除大鼠、小鼠、豚鼠外的其他实验动物在卵清白蛋白(OVA)致敏后,因缺乏血清OVA特异性IgE的检测试剂,使致敏效果难以判断,这也阻碍了新模型的开发[2]。根据外周血嗜碱粒细胞(BASO)表面的IgE高亲和力受体FcεRI的密度与血清IgE水平有较好的相关性[3]。可研制一种OVA荧光探针,用于对OVA致敏动物的外周血BASO细胞表面IgE高亲和力受体FcεRI进行荧光标记,通过其荧光示踪可知该动物的致敏效果。量子点(quantum dots,QDs)荧光标记技术是近些年发展起来的一项新型荧光示踪技术。本研究利用巯基丁二酸为表面修饰剂合成的水溶性CdTe/ZnSe核壳QDs与OVA偶联,制备OVA-CdTe/ZnSe探针,用于对OVA致敏的小鼠外周血BASO细胞表面IgE高亲和力受体FcεRI进行荧光标记。
1 材料和方法
1.1 试剂与仪器
巯基丁二酸(Mercaptosuccinic acid,MSA)、N-羟基琥珀酰亚胺(N-hydroxysuccinimide,NHS)、卵清白蛋白(OVA)、牛血清白蛋白(BSA)和佐剂液态铝(Sigma-Aldrich公司);碲粉(Te)、硒粉(Se)、氯化镉(CdCl2)、硼氢化钠(NaBH4)、氧化锌(ZnO)(中国医药集团上海化学试剂公司);C57BL/6小鼠(6~8周龄雄性,购自浙江大学实验动物中心);去离子超纯水处理系统(Milli-Q,Millipore公司);凝胶成像系统(购自Gene Genius);紫外-可见分光光度计(UV-2550,Shimadzu公司);荧光光谱仪(F-2500,Hitachi公司);激光共聚焦显微镜(Leica TCS-SP,Leica公司)。
1.2 方法
1.2.1 OVA-CdTe/ZnSe探针的制备
MSA包覆的CdTe ZnSe核壳QDs的制备方法见参考文献[4-5]。将CdTe/ZnSe与OVA进行共价连接,即首先用NHS将QDs表面配体的羧基活化,然后再与蛋白质表面氨基反应形成酰胺键,即得CdTe ZnSe与OVA的偶联物。具体方法:在1 ml水(NaOH调pH=8)中,加入200μl巯基丁二酸修饰的CdTe/ZnSe溶液(OD488值为0.25)和50μl 0.2g/L NHS,室温活化10 min后,再加入100μl OVA(0.1 mg/ml),室温条件下旋转混匀30 min,然后将CdTe/ZnSe与OVA偶联产物进行离心纯化即得OVA-CdTe/ZnSe探针,4℃保存备用,使用时以水溶解。
1.2.2 OVA-CdTe/ZnSe探针的凝胶电泳和光谱检测
琼脂糖凝胶电泳分析CdTe/ZnSe与OVA偶联前后的分子大小变化,其电泳条件:琼脂糖凝胶浓度0.8%,电压80 V,电泳时间15 min,采用凝胶成像系统成像分析。UV-2550紫外-可见分光光度计测量CdTe/ZnSe与OVA偶联前后的吸收光谱变化,以水(pH=8)作空白校正基线。F-2500荧光光谱仪测量CdTe/ZnSe与OVA偶联前后的荧光发射光谱的变化,激发波长为460 nm,以水调零。
1.2.3 OVA-CdTe/ZnSe探针标记嗜碱粒细胞表面
IgE高亲和力受体FcεRI分别于第0、14天对C57BL/6小鼠腹腔注射致敏液0.2 ml(0.08%的OVA 0.1 ml与等体积佐剂液态铝混合)致敏;第15天眼球采血,Percoll密度梯度离心法分离外周血BASO细胞。将BASO细胞于含有0.3%Triton-100的PBS作用10 min,0.01 mol/L PBS洗3次;于含有10%牛血清白蛋白(BSA)的PBS中封闭20 min。滴加OVA-CdTe/ZnSe探针(用含10%BSA的PBS稀释,对照滴加BSA-CdTe/ZnSe和CdTe/ZnSe),置于湿盒中,37℃,30 min。先0.01 mol/L PBST洗3次,然后0.01 mol/L PBS洗3次;缓冲甘油封片。在激光共聚焦显微镜下成像,激发波长为488 nm。
2 结果
2.1 CdTe/ZnSe与OVA偶联效果的鉴定
CdTe/ZnSe及其与OVA偶联物的表面带有大量的羧基负电荷,在电场中会向正极泳动。图1为CdTe/ZnSe与OVA偶联物的电泳结果。如图2所示,在400~700 nm范围内,CdTe/ZnSe与OVA偶联前后的吸收光谱随波长变化不明显,而偶联后的荧光略有增强,且荧光峰位从628 nm红移至635 nm。
2.2 OVA-CdTe/ZnSe探针荧光示踪OVA特异性IgE-FcεRI复合物
在激光共聚焦显微镜视野下,能清晰观测BASO表面IgE-FcεRI复合物被OVA-CdTe/ZnSe探针标记后发出的红色荧光(图3-A),而BSA-CdTe/ZnSe和CdTe/ZnSe因不能与细胞膜结合而无明显荧光(图3-B、3-C)。
3 讨论
QDs是一种由Ⅱ~Ⅵ族或Ⅲ~Ⅴ族元素组成的尺寸在1~100 nm之间稳定的微小晶粒,受激后可以发射荧光[6]。QDs的激发波长范围可以涵盖整个光谱,用同一波长的光可以激发不同的QDs,同时获得多种颜色荧光,方便用于多目标分子的多色标记,并且核壳结构QDs的表面经过修饰,其毒性要比有机荧光染料弱得多,很有希望成为新一代生物荧光标记物[7]。本研究合成的CdTe/ZnSe核壳QDs不需经过任何后续处理,荧光产率高达44%,并且ZnSe外壳及MSA的修饰大大提高了原始CdTe核的稳定性和生物相容性[4,5]。将CdTe/ZnSe与OVA共价连接后,复合物粒径和相对质量增大,因此导致电泳迁移率降低。同时与CdTe/ZnSe的电泳条带相比,CdTe/ZnSe与OVA偶联物的荧光条带展宽,是由于QDs与蛋白的偶联比不固定所致。CdTe/ZnSe与OVA偶联后会对CdTe/ZnSe的荧光性质产生一定的影响,其原因可能由于蛋白质对量子点的表面修饰,而且量子点经NHS作用与蛋白质经过共价连接,一个蛋白可能结合多个量子点,拉近量子点之间距离,导致量子点之间的偶极相互作用增强,使其Stokes位移增大,荧光峰位红移[8,9]。这些都表明CdTe/ZnSe与OVA偶联成功,经纯化后即获得OVA-CdTe/ZnSe探针。另外本研究采用Percoll密度梯度离心法分离OVA致敏小鼠的外周血BASO细胞,致敏小鼠所产生的OVA特异性IgE可与BASO细胞表面FcεRI结合,形成FcεRI-IgE复合物,而OVA又能与OVA特异性IgE结合,经OVA-CdTe/ZnSe探针标记后即可在BASO细胞表面形成了FcεRI-IgE-OVA-CdTe/ZnSe复合物,通过荧光成像可清晰显示出BASO细胞表面FcεRI的密度。由于OVA-CdTe/ZnSe探针识别OVA特异性IgE介导连接FcεRI,因此应用上不受物种限制,尤其在开发哮喘新动物模型的特异性IgE检测方面具有很好的应用价值。
参考文献
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