水溶性半导体量子点在细胞中的应用研究

论文摘要

纳米材料在生物和生物医学领域的应用是近年来非常引人注目的研究方向之一。水溶性半导体量子点（quantum dots, QDs）因为拥有良好的光学特性,如宽带吸收与窄带荧光、尺寸效应、高量子效率、光稳定性好等,备受国内外纳米材料研究领域的关注,有望取代传统染料成为新一代荧光标记材料。本论文围绕两种水溶性半导体荧光量子点标记离体细胞的工作展开,分别用多肽修饰和阳离子聚合物包裹的方法,促进细胞内吞量子点,利用激光扫描共聚焦显微镜系统和微区荧光光谱的分析方法,深入研究了它们在细胞内的分布与光学性质。主要内容如下：1.Tat多肽作为最常用的穿膜蛋白之一,能帮助细胞吞噬各种生物大分予和药物。本文通过将Tat多肽与CdTe量子点耦合的方式,提高CdTe量子点进入细胞的效率。研究发现,Tat多肽的耦合会引起量子点发射光谱的红移。当Tat-QDs耦合物进入细胞后,主要分布在溶酶体中。在溶酶体内,由于水解酶的水解作用,Tat多肽被水解而从量子点表面脱落,从而使得量子点的光谱蓝移。可以通过监控量子点的光谱变化来判断Tat多肽是否已经从量子点表面脱落。这为今后设计新型的靶向药物,以及研究靶向药物的运输和释放提供了可能。2.水溶性Mn掺杂ZnSe量子点（D-dots）不仅具备传统量子点良好的光学特性,而且不含重金属离子,细胞毒性很低,有望成为新型的生物标记物。但是细胞内吞D-dots的效率非常低,是阻碍D-dots在细胞标记领域应用的主要障碍,至今尚未见到D-dots用于细胞标记的报道。本文通过类似基因转染的方式,用阳离子聚合物包裹D-dots,从而大大提高了细胞吞噬的效率,为D-dots用于细胞标记的深入研究奠定了实验基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 研究背景
• 1.2 半导体荧光量子点概述
• 1.2.1 量子点的理论基础和特点
• 1.2.2 量子点的制备
• 1.2.3 半导体荧光量子点在生物上的应用
• 1.3 本文的结构和内容
• 第二章 实验方法
• 2.1 激光扫描共聚焦显微镜
• 2.1.1 激光扫描共聚焦显微镜的基本原理
• 2.1.2 激光扫描共聚焦显微镜的优点
• 2.1.3 OLYMPUS FV300 X71型激光扫描共聚焦显微镜
• 2.2 溶液的荧光光谱测量
• 2.3 动物细胞培养
• 2.3.1 细胞冻存与复苏
• 2.3.2 细胞传代培养
• 2.3.3 换液
• 第三章 Tat多肽耦合CdTe量子点在细胞中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 制备Tat-QDs耦合物
• 3.2.2 细胞培养与样品制备
• 3.2.3 细胞荧光图像测量
• 3.2.4 细胞微区光谱测量
• 3.2.5 水溶液光谱测量
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 水溶液中Tat-QDs耦合物光谱红移的机理研究
• 3.3.2 细胞内Tat-QDs的分布和微区光谱特性
• 3.3.3 Tat多肽帮助CdTe量子点进入细胞的机理分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 阳离子聚合物包裹掺杂量子点在细胞中的应用
• 4.1 引言
• 4.2 实验方法
• 4.2.1 Mn掺杂ZnSe半导体量子点（D-dots）简介
• 4.2.2 阳离子聚合物基因转染试剂
• 4.2.3 制备梭华-Sofast/D-dots复合物
• 4.2.4 细胞培养与样品制备
• 4.2.5 细胞荧光图像测量
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 观测QGY细胞直接吞噬Mn:ZnSe掺杂量子点的效率
• 4.3.2 观测QGY细胞对梭华-Sofast/D-dots复合物的吞噬效率
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结和展望
• 参考文献
• 致谢
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