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CdSeTeS四元合金量子点的微波辅助水相合成、光学性质和生物应用

作 者: 杨凤召
导 师: 任吉存
学 校: 上海交通大学
专 业: 化学
关键词: CdSeTeS 四元合金 量子点 微波辐射 光学性质 靶向成像
分类号: O614.242
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要


量子点又称为半导体纳米晶体,因其具有较窄的发射光谱、连续的吸收光谱、尺寸依赖的荧光发射、良好的光稳定性等优异的光学性质,在生物标记、生物成像等生物医学领域已获得成功的应用。与传统的CdTe、CdSe和ZnSe等二元结构量子点相比,三元或四元合金量子点具有特殊的光学性质,例如不仅具有尺寸依赖性,而且具有组分依赖性,因此近年来吸引了研究者极大的关注。目前,三元合金量子点的研究已经较为成熟,有关四元合金量子点合成和研究的报道却很少。据我们所知,尚未发现由一种阳离子和三种阴离子组成的四元合金量子点。这种新型四元合金量子点也许具有某些特殊的光学性能。本文利用微波辐射法,以3-巯基丙酸(MPA)为稳定剂和硫源,在水相中首次合成了新型CdSeTeS四元合金量子点,对其光学性质进行了系统的研究,并以其为荧光探针实现了对SiHa癌细胞的靶向成像。主要工作如下:首先,我们以CdCl2·2.5H2O、NaHX(X=Se, Te)、MPA配置前躯体溶液,通过微波加热的方法,合成了CdSeTeS四元合金量子点。我们研究了加热时间、Se:Te配比、MPA比例、前躯体浓度、反应温度对CdSeTeS四元合金量子点合成的影响。在优化的条件下,我们合成了一系列具有不同发射波长的四元合金量子点,其发射光谱覆盖了549 nm至709 nm的整个区域。通过对量子点的紫外吸收光谱、荧光发射光谱、形貌和结构的表征,我们证明了合金量子点为四元组成。我们的研究表明合成的四元合金量子点具有良好的晶型,很好的水溶性、单分散性和化学稳定性以及高的量子产率(最高达到57.7 %)。同时也表明微波加热法是制备合金量子点高效、便捷的手段。进而,我们对CdSeTeS四元合金量子点的光学性质进行了系统的研究。通过对合金量子点的紫外吸收光谱、荧光发射光谱、荧光相关光谱、荧光寿命和光稳定性的表征,我们证实了CdSeTeS四元合金量子点在光学性质上的尺寸依赖性和组分依赖性,并发现其具有超长的荧光寿命(超过100 ns),良好的光稳定性。在此基础上,我们选取荧光发射峰位置位于652 nm的CdSe0.2Te0.8S量子点与表皮生长因子受体(EGFR)单克隆抗体(爱必妥)交联,并采用荧光相关光谱(FCS)对量子点-抗体连接物进行表征。基于激光共聚焦扫描成像的方法,我们以量子点-抗体连接物为荧光探针成功地用于SiHa癌细胞靶向成像。与对照样品相比,靶向成像效果非常明显。我们的研究结果表明CdSeTeS四元合金量子点作为荧光标记探针具有良好的生物应用潜质。

全文目录


摘要  6-8
ABSTRACT  8-13
第一章 绪论  13-35
  1.1 量子点  13
  1.2 量子点的合成方法  13-17
    1.2.1 有机相合成法  13-14
    1.2.2 传统水相合成法  14-15
    1.2.3 水热合成法  15-16
    1.2.4 微波辅助水相合成法  16
    1.2.5 其它水相合成方法  16-17
  1.3 量子点的主要设计模式  17-23
    1.3.1 无机核壳型量子点  18-20
    1.3.2 合金量子点  20-21
    1.3.3 聚合物杂合量子点  21-23
  1.4 量子点的表征  23-24
    1.4.1 量子点的尺寸和形貌表征  23
    1.4.2 量子点的结构和组成表征  23-24
    1.4.3 量子点的光学性质表征  24
  1.5 量子点在生物成像方面的应用  24-27
    1.5.1 细胞整体成像  24-25
    1.5.2 细胞表面或内部成像  25-26
    1.5.3 活体组织成像  26-27
  1.6 选题思路与研究内容  27-28
  参考文献  28-35
第二章 微波辅助水相合成CdSeTeS 四元合金量子点  35-51
  2.1 引言  35-36
  2.2 实验部分  36-37
    2.2.1 试剂  36
    2.2.2 微波辅助水相合成CdSeTeS 四元合金量子点  36-37
    2.2.3 CdSeTeS 四元合金量子点的表征  37
  2.3 结果与讨论  37-47
    2.3.1 CdSeTeS 合金量子点的快速合成及条件优化  37-44
    2.3.2 CdSeTeS 合金量子点的形貌和结构表征  44-47
  2.4 小结  47-49
  参考文献  49-51
第三章 CdSeTeS 合金量子点的光学性质和生物应用  51-65
  3.1 引言  51-52
  3.2 实验部分  52-53
    3.2.1 试剂  52
    3.2.2 CdSeTeS 四元合金量子点光学性质的表征  52
    3.2.3 CdSeTeS 四元合金量子点的表面修饰和生物连接  52-53
    3.2.4 细胞培养与靶向成像  53
  3.3 结果与讨论  53-62
    3.3.1 CdSeTeS 四元合金量子点的光学性质  53-59
    3.3.2 CdSeTeS 四元合金量子点对癌细胞的靶向成像  59-62
  3.4 小结  62-63
  参考文献  63-65
第四章 全文总结  65-66
致谢  66-67
攻读学位期间发表的学术论文  67

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中图分类: > 数理科学和化学 > 化学 > 无机化学 > 金属元素及其化合物 > 第Ⅱ族金属元素及其化合物 > 锌副族(ⅡB族金属元素) > 镉Cd
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