基于杂化SiO2核壳结构的高效发光量子点及其作为生物分子标记物的研究

本项目拟利用杂化SiO2来包覆Ⅱ-Ⅵ族半导体发光量子点，制备具有两层或者三层核壳结构的新型高效发光量子点；并进一步进行生物分子的连接和标记研究，对该新型核壳结构发光量子点作为荧光标记物的有效性进行评价，建立选择性测定生物分子灵敏而简便的实验方法。这一新型发光量子点和常规的Ⅱ-Ⅵ族半导体发光量子点相比，由于增加了杂化的SiO2壳，因此既增加了生物兼容性，解决了Ⅱ-Ⅵ族半导体发光量子点的表面疏水性问题；又提高了发光效率，更适合于作为生物分子发光探针。该研究是一项开创性的研究工作，不仅拓宽了纳米材料和纳米生物技术的研究领域，而且为生物分子的标记、生物传感器以及药理研究提供灵敏而选择性的检测技术，将丰富纳米生物学、生物物理和化学以及分子生物学的内容，因而本研究具有重要的科学意义和潜在的应用价值。

随着纳米科学技术的发展，发光量子点作为生物大分子发光探针的应用成为一个发展迅速的最具活力的研究领域，与传统的有机荧光材料相比，发光量子点显示许多优良的光学性质：具有可调的发射光谱、宽的激发带、窄的发射带以及具有良好的光稳定性和耐光漂白性。基于发光量子点上述独特的光学性质，它们作为生物分子荧光标记物具有重要的应用前景和科学意义。本课题研究了在有机相反应体系中制备高效发光量子点的新方法，制备了具有较高发光效率的CdSe量子点和具有杂化SiO2核壳结构的新型发光量子点，以及CdSe/ZnS、CdSe/CdZnS和CdTeSe等的新型高效发光量子点，并对新型量子点发光特性和发光机理进行了系统研究。利用杂化二氧化硅或巯基乙酸包覆量子点，将量子点从有机相转换到水相中，使其适合生物环境下的分子连接并保持较高的发光效率。利用我们合成的新型发光量子点分别对生物分子如小牛胸腺DNA、大肠杆菌O-157以及免疫球蛋白IgG进行了标记研究，取得了一系列创新性成果。