论文摘要
半导体纳米晶又叫量子点（quantum dots, QDs）,在过去的几十年里,由于其独特的光学性质和在生物医学、生物相容性研究、生物大分子之间的相互作用,以QDs为探针对生物大分子或药物分子的定量检测和生物技术方面作为理想的光学探针特殊的应用,已经引起了广泛关注。实验合成了巯基小分子修饰的水溶性的CdTe QDs、核壳型CdTe/CdS QDs和核壳型CdTe/ZnS QDs,并用透射电镜和原子力显微镜对合成的QDs的形貌和粒径进行了表征。利用荧光光谱、共振瑞利散射光谱和紫外-可见吸收光光谱以及化学热力学计算等方法研究了CdTe QDs与血红蛋白、肝素钠和蒽醌类抗癌药物-核酸的相互作用。讨论了CdTe QDs与血红蛋白、肝素钠和蒽醌类抗癌药物-核酸的相互作用机理。以量子点荧光的可逆调控为基础,研究了蒽醌类抗癌药物与核酸之间的相互作用,建立了以CdTe QDs为探针测定生物大分子血红蛋白、肝素钠和核酸的新方法。1.荧光、共振瑞利散射和吸收光谱法研究CdTe QDs与血红蛋白相互作用水相中合成了颗粒大小为2.8-3.2 nm巯基乙酸修饰的CdTe QDs。通过荧光、共振瑞利散射（RRS）和紫外-可见吸收光谱法研究了巯基乙酸修饰的CdTe QDs与血红蛋白之间的相互作用。结果表明,血红蛋白通过静态猝灭和动态猝灭联合猝灭方式猝灭巯基乙酸修饰的CdTe QDs的荧光,同时CdTe QDs的荧光发生蓝移。血红蛋白与巯基乙酸修饰的CdTe QDs形成的聚合物导致体系的共振瑞利散射光谱急剧增强。讨论了共振瑞利散射光谱增强的原因。实验通过Lineweaver-Burk和Van’t Hoff方程计算得到了CdTe QDs与血红蛋白相互作用的热力学常数△Hθ,△Sθ和△Gθ。根据计算结果得出,巯基乙酸修饰的CdTe QDs与血红蛋白相互作用是一个自发和吸热过程。2. CdTe QDs作探针共振瑞利散射法测定肝素钠水相中,低温条件下合成了巯基乙胺修饰的CdTe量子点（CdTe QDs）.基于肝素钠（Heparin）对巯基乙胺稳定的CdTe QDs共振瑞利散射（RRS）的增强作用,同时二级散射（SOS）和倍频散射（FDS）也相应增强,建立了一种快速、简便和定量测定肝素钠的新方法,同时讨论了最佳反应条件和共存物质对体系的影响。以共振瑞利散射为例,在311 m处,共振瑞利散射的光谱强度与肝素钠的质量浓度C/（Ⅰ-Ⅰ0）呈良好的线性关系（R=0.9991）,线性范围13.5-1000 ng/mL,检出限（3σ）为4.04 ng/mL。可用于血样中肝素钠的测定。3. CdTe/CdS QDs荧光可逆调控灵敏测定蒽醌类抗癌药物与核酸水相中合成了巯基乙酸修饰的CdTe/CdS QDs。采用原子力显微镜对合成的量子点的结构和粒径进行表征。在实验验优化的条件下,蒽醌类抗癌药物吸附在CdTe/CdS QDs表面,通过光诱导电子转移的方式猝灭CdTe/CdS QDs的荧光。然后向CdTe/CdS QDs-蒽醌类抗癌药物体系中加入hsDNA,蒽醌类药物从CdTe/CdSQDs表面脱落,进入到hsDNA的双螺旋结构中,CdTe/CdS QDs的荧光恢复。依据蒽醌类抗癌药物猝灭CdTe/CdS QDs的荧光和hsDNA对CdTe/CdS QDs荧光的恢复,建立了一种以CdTe/CdS QDs为探针,灵敏测定多柔比星和柔红霉素和hsDNA的方法。根据荧光猝灭法,对于多柔比星和柔红霉素,线性范围和检出限分别为：0.33-9μg·mL-1、0.09μg·mL-1和0.15-9μg·mL-1、0.04μg·mL-1。根据hsDNA对CdTe/CdS QDs的荧光恢复,对于hsDNA的线性范围和检出限分别为：1.38-28μg·mL-1和0.41μg·mL-1。该方法应用于实际的血样和尿样中的多柔比星和柔红霉素测定,获得了较为满意的结果。文章对CdTe/CdS QDs荧光可逆调控的机理进行了讨论。4. CdTe/ZnS QDs荧光可逆调控研究抗癌药物与ctDNA的相互作用水相合成了谷胱甘肽修饰的CdTe/ZnS量子点（GSH-CdTe/ZnS QDs）。用原子力显微镜对合成的GSH-CdTe/ZnS QDs进行了表征,结果表明合成的壳核型GSH-CdTe/ZnS QDs具有良好的分散性。当吡柔比星与GSH-CdTe/ZnS QDs相互作用时,吡柔比星吸附在GSH-CdTe/ZnS QDs的表面,通过光诱导电子转移的方式猝灭GSH-CdTe/ZnS QDs的荧光。然后向GSH-CdTe/ZnS QDs-吡柔比星体系中加入ctDNA,吡柔比星从GSH-CdTe/ZnS QDs表面脱落然后嵌入ctDNA双螺旋结构中,光诱导电子转移过程被阻断,GSH-CdTe/ZnS QDs的荧光发生明显恢复。根据GSH-CdTe/ZnS QDs的猝灭和恢复,实现了GSH-CdTe/ZnS QDs的荧光可逆调控。结合共振瑞利散射和紫外-可见吸收光谱,讨论了GSH-CdTe/ZnS QDs-吡柔比星-ctDNA的相互作用机理。发展了一种研究蒽醌类抗癌药物与核酸相互作用的光谱方法。