新型熒光探針量子點(diǎn)及其在藥學(xué)中的應(yīng)用

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1、新型熒光探針量子點(diǎn)及其在藥學(xué)中的應(yīng)用摘要:近年來(lái)由量子點(diǎn)作為標(biāo)記物的熒光分析法引起了國(guó)內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注，特別是量子點(diǎn)在藥學(xué)中的應(yīng)用已成為人們研究的熱點(diǎn)。本文就量子點(diǎn)的光學(xué)特性，制備方法，表面修飾方式及其在藥學(xué)方面的研究進(jìn)展和應(yīng)用前景作簡(jiǎn)要綜述。關(guān)鍵詞:熒光分析法;量子點(diǎn);熒光探針;應(yīng)用Abstract:Inrecentyears,thefluorometrywithquantumdotsasthelabelhasbeenattractingwidelyattentionamonginvestigatorsbothhereandabroad,especiallytheappl

2、icationofquantumdotsinpharmacy.Inthisarticlewewillmakeasummaryreviewontheopticalproperties,preparationofquantumdots,surfacemodificationandtheirresearchprogressandapplicationprospectinpharmacy.Keywords:fluorometry;quantumdot(QD);luminescentprobe;application熒光分析法由于靈敏度高、選擇性好、儀器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜等特點(diǎn),已成

3、為化學(xué)分析中的常用方法之一但由于能發(fā)射出熒光的物質(zhì)數(shù)量不多，那些不能發(fā)射熒光的物質(zhì)常需要與一些熒光配合物或熒光探針等結(jié)合才能進(jìn)行分析測(cè)定，從而限制了熒光分析法的直接使用量子點(diǎn)由于其具有獨(dú)特的熒光性質(zhì)，成為了科研工作者采用熒光標(biāo)記法進(jìn)行測(cè)定的新型探針。1量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)量子點(diǎn)是由半導(dǎo)體材料（通常由元素周期表的II?VI,III?V或IV?VI族原子）制成的尺寸在1?12nm的微粒，由于量子點(diǎn)的特殊結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了它具有表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、介電限域效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)，從而派生出許多不同于宏觀塊體材料的物理化學(xué)性質(zhì)和獨(dú)特的發(fā)光特性作為新型熒光探針的量子點(diǎn)具有發(fā)射量子產(chǎn)率高、光漂白性能不

4、明顯、熒光強(qiáng)度高及穩(wěn)定性好等的熒光性質(zhì)，同時(shí)量子點(diǎn)相比傳統(tǒng)熒光染料分子激發(fā)光譜寬且連續(xù)；發(fā)射熒光光譜峰狹窄而對(duì)稱。更有趣的是量子點(diǎn)的發(fā)射譜線具有“調(diào)頻”能力其發(fā)射峰波長(zhǎng)不但會(huì)隨著量子點(diǎn)的核心材料變化而變化，還會(huì)隨著量子點(diǎn)的尺寸大小而改變。2量子點(diǎn)的制備量子點(diǎn)的光譜性質(zhì)與其晶體結(jié)構(gòu)及單分散性密切相關(guān)，因此制備方法和工藝是決定其熒光性能的關(guān)鍵因素之一。按照使用溶劑的不同，量子點(diǎn)的制備方法主要有兩種：一是在有機(jī)體系中合成，二是在水溶液中直接制備。在有機(jī)體系中，基于有機(jī)物與無(wú)機(jī)金屬化合物或有機(jī)金屬化合物之間的反應(yīng)進(jìn)行，所制備的量子點(diǎn)具有良好的單分散性和較強(qiáng)的光穩(wěn)定性，且不易團(tuán)聚運(yùn)用高溫

5、退火技術(shù)可以精確控制納米微晶的生長(zhǎng)，從而制備顆粒尺寸從納米到微米級(jí)范圍的量子點(diǎn)，其大小尺寸分散度控制在2%以內(nèi)由于量子點(diǎn)顆粒尺寸小，比表面積大，往往具有活潑的化學(xué)性質(zhì)，極易聚集，導(dǎo)致熒光量子產(chǎn)率降低。同時(shí)，未包覆的量子點(diǎn)由于其納米晶體自身缺陷，存在熒光發(fā)射的不穩(wěn)定性。研究表明，ZnS包覆后的CdSe納米微晶表現(xiàn)出優(yōu)越的熒光性能，在常溫下具有更高的熒光量子產(chǎn)率和更好的穩(wěn)定性，水溶性是量子點(diǎn)應(yīng)用于生物體系的關(guān)鍵因素。在水溶液中合成量子點(diǎn)，通常需要加入特定的穩(wěn)定劑來(lái)控制顆粒的增長(zhǎng)，并確保電荷層及溶液體系的穩(wěn)定性。采用不同的毓基化合物作為穩(wěn)定劑，可以得到具有不同表面性質(zhì)的納米顆粒。水相

6、中合成量子點(diǎn)實(shí)驗(yàn)條件易于控制，方法簡(jiǎn)單，重復(fù)性高，成本較低，可大批量制備，表面電荷和表面性質(zhì)可控,很容易引入各種官能團(tuán)分子，這不僅解決了量子點(diǎn)的水溶性問(wèn)題，而且由于其表面包覆了一層水溶性的修飾基團(tuán)（如氨基、竣基等），可與生物分子直接連接，從而成為一種很有發(fā)展?jié)摿Φ纳餆晒馓结槨?量子點(diǎn)的表面修飾傳統(tǒng)采用的量子點(diǎn)都是在有機(jī)相中制備的，其表面包覆著大量的有機(jī)分子而呈現(xiàn)疏水性，不能與生物分子直接偶連，采用較多的辦法是用親水分子層取代量子點(diǎn)原有的憎水表面層，或在原有表面上再增加一層具有兩性基團(tuán)的環(huán)糊精等，使之具有親水性而能用于生物體系。研究人員在改進(jìn)量子點(diǎn)水溶性方面進(jìn)行了大量研究，目前

7、有效的修飾劑包括殼聚糖、磷脂膠束、二硫蘇糖醇以及一些低聚物配體等。Daniele利用修飾劑中的硫基與金屬的配位作用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)量子點(diǎn)表面的硅烷化修飾，使其與靶向生物分子結(jié)合后，能夠很好的溶于水溶液。目前采用的表面修飾方法主要包括毓基化合物修飾、硅烷化修飾和聚合物修飾，量子點(diǎn)被連接在各種生物配體上以達(dá)到靶向特異性結(jié)合。通過(guò)對(duì)晶核、外殼與外層修飾基團(tuán)的選擇性控制，可以得到具有優(yōu)良性能的熒光量子點(diǎn)，并用于特定的化學(xué)分析用途。4量子點(diǎn)在藥學(xué)中的應(yīng)用大量事實(shí)表明，發(fā)現(xiàn)并驗(yàn)證藥物新靶點(diǎn)是研發(fā)創(chuàng)新藥物的源頭