新型核壳结构ZnS量子点-染料荧光共振能量转移体系的构筑及其分析应用

本项目拟设计合成过渡金属Mn掺杂的CdSe/ZnS、CdS/ZnS等核壳型水性量子点纳米材料，并对其光学性质进行研究。在此基础上，以罗丹明类和醌亚胺类染料为荧光共振能量转移（FRET）受体对模型化合物，构筑染料-量子点三线态FRET体系。同时，进行咔唑衍生物染料为能量供体对的染料-量子点FRET体系研究。运用紫外-可见、稳态、时间分辨荧光/磷光光谱等方法对影响染料-量子点FRET效率的各种因素如掺杂离子数目及位置、包覆层ZnS的厚度、配体种类及浓度等进行考察，筛选适宜的染料分子，并对染料-量子点FRET实验条件进行优化，构筑高效、性能优良的染料-量子点三线态FRET体系，将其应用于小分子及过渡金属离子检测，进一步探讨染料-量子点FRET机理。量子点优越的光学性能使得其在细胞成像、细胞凋亡的分子机制等方面具有潜在的应用价值，该项目的顺利实施将为促进其在生物医学领域的研究提供有效的支持。

掺杂硫化锌量子点表现出优良的室温磷光性能，且与传统量子点相比具有水溶性好、生物相容性好、量子产率高、毒性低等优点，在构建高灵敏的光学传感体系中发挥着重要的作用，尤其是在生物样品的分析检测领域显示出潜在的应用价值。本项目利用水热合成法和共沉淀法成功制备了一系列3-巯基丙酸、L-半胱氨酸、β-环糊精和N-乙酰-L-半胱氨酸作为配体，Mn、Cu作为掺杂剂的ZnS量子点和ZnS/ZnS 核壳量子点，丰富了掺杂量子点的种类。采用透射电镜、原子力显微镜、激光粒度分析仪、傅里叶红外光谱和X-射线衍射光谱等手段对掺杂量子点的化学结构、粒径、表面形态以及分散情况等进行了表征，并用紫外光谱、荧光光谱和磷光光谱等对掺杂量子点的光学特性进行了研究。实验结果表明合成的掺杂量子点具备良好的荧光和室温磷光特性，以此为平台构建了金属离子、药物和生物小分子的分析检测体系，应用于环境水样和生物体液分析。（1）直接测定法：由于金属离子Co2+和Cu2+，小分子抗坏血酸、儿茶素和H2O2对合成的掺杂量子点的室温磷光有明显的猝灭作用，建立了测定这些离子和分子的磷光传感新方法，并成功的应用于环境水样、人体尿液、血液等实际样品的定量检测。基于姜黄素对掺杂量子点荧光的猝灭作用，尿酸对掺杂量子点荧光的增强作用，分别建立了测定姜黄素和尿酸的荧光传感新方法，拓宽了掺杂量子点的应用范围。（2）间接测定法：利用生物小分子组氨酸与钴离子的特异结合，构建了测定组氨酸的“turn off/on”型磷光探针。将掺杂量子点室温磷光的特性和酪氨酸酶的催化性能的相结合，构建了测定苯酚类化合物的磷光传感新体系。建立的这两种间接测定法与直接法相比具有更好的选择性和灵敏度，为生物样品的检测提供新的思路。（3）构筑了掺杂量子点与金纳米的荧光共振能量转移体系。探讨了不同结构的小分子与掺杂ZnS量子点的相互作用机理并提出了发光机制，为掺杂量子点的进一步应用提供了理论基础。