水溶性量子点的合成文献综述

利用量子点可以作为生物荧光探针与传统的有机荧光染料相比量子点具有以下优点 (1)具有宽的激发波长范围和窄的发射波长范围即可以使用小于其发射波长 10 nm 的任意波长的激发光进行激发这样就可以使用同一种激发光同时激发多种量子点发射出不同波长的荧光因而可用于多种标记物的同时检测极大地促进了荧光标记在生物医学中的应用。而传统的有机荧光染料的激发光波长范围较窄需要多种波长的激发光来激发多种荧光染料这样给实际的研究工作带来了很多的不便。 (2)量子点的发射峰窄而对称且连续分布重叠小这样在一个可检测到的光谱范围内可同时使用多个探针而发射光谱不出现交叠使生物分子的多组分分析检测变得容易。而传统的有机荧光染料的发射峰不仅宽而且不对称拖尾严重互相重叠严重容易互相干扰给分析检测带来难以解决的难题。 (3)量子点的发射波长可通过控制它的大小和组成来调谐可以任意合成所需波长的量子点大小均匀的量子点谱峰为对称高斯分布而传统的有机荧光染料的峰形则为对数正态分布。 (4)量子点的荧光强度比最常用的有机荧光染料罗丹明 6G 染料高 20 倍它的稳定性更是罗丹明 6G 染料的 100 倍以上而且量子点抗光漂白能力强。

量子点经过各种化学修饰之后，可以进行特异性连接，其细胞毒性低，对生物体危害小，可进行生物活体标记和检测使之成为近乎完美的荧光标志物。

二、量子点的合成方法

经过十余年的不断改进，迄今建立了多种量子点的制备方法，主要有物理方法和化学方法，以化学方法为主。当前，量子点的软化学制备方法有两种：一种是采用胶体化学的方法在有机体系中合成，另一种是在水溶液中合成。

2.1金属有机合成法

量子点的研究是20世纪90年代最早从镶嵌在玻璃中的CdSe量子点开始的。CdSe纳米晶体的制备是一个最成功的例子。1993年，Bawendi等第一次使用二甲基镉(Cd(CH3)2)、三辛基硒化膦(SeTOP)作为前体，三辛基氧化膦(TOPO)作为配位溶剂，合成了高效发光的硒化镉(CdSe)量子点，由于CdSe纳米颗粒不溶于甲醇，可以加入过量甲醇，通过离心分离得到CdSe纳米颗粒，其量子产率约为10%。

2.2水相合成

在水相中直接合成量子点具有操作简便、重复性高、成本低、表面电荷和表面性质可控，容易引入功能性基团，生物相容性好等优点，已经成为当前研究的热点，其优良的性能有望成为一种有发展潜力的生物荧光探针。当前，水相直接合成水溶性量子点技术主要以水溶性巯基试剂作稳定剂。

近些年来又发展了用其它类型试剂做稳定剂制备水溶性量子点的方法，Sondi等用氨基葡聚糖(aminodextran，Amdex)作稳定剂，在室温下合成了CdSe量子点。

2.3水相合成优点

高量子产率水溶性QDs 的制备是其应用于生物、医学等领域研究的前提。在有机溶剂中制备QDs , 其制备条件比较苛刻, 反应步骤也比较复杂, 成本较高, 而且在标记生物分子的过程中, 需要将QDs 从有机相转移到水相中。这一步骤涉及粒子的表面改性,易导致QDs 发光效率的降低, 同时操作复杂也不利于实际应用[ 30] 。水相合成QDs操作简便、重复性高、成本低、表面电荷和表面性质可控, 很容易引入各种官能团分子。

1. Zn-Ag-In-Se水相量子点的合成方法

3.1原料

AgNO3、 In(Ac)3、Se粉、Zn(Ac)2、Na2SO3、GSH

3.2制备过程

按比例称取Ag、Zn、In盐，投入250ml反应瓶1中，加100ml水搅拌。加入还原剂（稳定剂）GSH，调节PH为7.5，通氮气保护。

另取一10ml小烧瓶，加入称取好的Se粉和无水亚硫酸钠，加入2ml90℃水搅拌，待溶液澄清，反应完全后将2ml溶液注入反应瓶1中（此时1中的溶液温度需有70℃）充分反应。

光漂白是指由光激发引起发光物质分解而使荧光强度降低的现象。有机荧光染料的光漂白速率很快而量子点的光漂白作用则远远小的多因此可以对所标记的物体进行长时间的观察并可以毫无困难的进行相关界面的修饰和连接而不像传统的有机荧光染料那样容易发生荧光淬灭[4]。这也为研究细胞中生物分子之间长期相互作用提供了有力的工具。 (5)生物相容性好尤其是经过各种化学修饰之后可以进行特异性连接细胞毒性低对生物体危害小可进行生物活体标记和检测而传统的有机荧光染料一般毒性较大生物相容性差。 (6)荧光寿命长典型的有机荧光染料的荧光寿命仅为几纳秒(ns)这与很多生物样本的自发荧光衰减的时间相当。而量子点的荧光寿命可持续长达数十纳秒(20 ns50 ns)这使得当光激发数纳秒以后大多数的自发荧光背景已经衰减而量子点荧光仍然存在此时即可获得无背景干扰的荧光信号[5]。 这些独特的光学特性使量子点成为了一种理想的荧光探针。因此使用量子点代替有机荧光染料将在细胞定位、信号传导、细胞内分子的运动和迁移等研究中发挥重要的作用。鉴于以上这些优点量子点的制备以及在各领域的应用研究都取得了突破性进展。