生物芯片用量子点荧光微球的制备

论文摘要

近年来,量子点由于其独特的光学性质在生物检测领域中表现出巨大的应用前景。本文对量子点及量子点荧光微球的制备进行了研究,为应用于生物芯片检测技术提供实验依据。首先用胶体化学法成功制备出尺寸均一、分散性好且有较高结晶度的CdSe量子点。各种不同的CdSe量子点的荧光发射波长范围为535nm-580nm,粒径范围为2.8nm-4.37nm,荧光发射半峰宽范围为23-29nm,量子产率最高可达73%。分别研究了反应时间,配体种类及用量等对量子点光学性能的影响。紫外-可见分光光度计（UV）,荧光分光光度计（PL）表征结果表明:随着反应时间的延长,CdSe量子点的吸收和发射光谱发生红移,粒径逐渐增大;采用磷酸三辛酯（TOP）溶解Se粉制备Se前体更有利于制备多种不同颜色量子点;随着配体十八胺（ODA）及三正辛基氧化磷（TOPO）浓度的增大,CdSe量子点的吸收和发射光谱发生红移,粒径逐渐增大。又采用连续离子层吸附反应（SILAR）对油溶性CdSe量子点进行表面改性,制备出多种不同的核壳结构量子点,并通过UV,PL,场发射透射电子显微镜（HRTEM）,X射线粉末衍射仪（XRD）研究改性前后量子点的光学性能,型貌,粒径及内部结构。改性后,各种不同的核壳结构量子点的吸收和发射光谱出现红移,最大的荧光发射波长为624nm,荧光发射半峰宽范围为30nm-40nm,量子产率从改性前的0.1左右可提高到0.688。在此基础上,制备了含CdS和ZnS合金壳层的量子点,既最大限度的提高量子产率（0.5-0.7左右）,又有效的控制荧光发射峰半峰宽（30nm-36nm）。再利用自制的量子点制备了两种拟用于生物检测的量子点荧光微球:（1）采用溶胀法成功制备出多种量子点聚苯乙烯（PS）荧光编码微球;荧光显微镜及荧光分光光度计结果说明:核壳结构量子点对PS微球染色效果要优于CdSe量子点;通过调节溶胀时间可以获得不同强度编码的荧光微球,而溶胀剂与量子点用量的改变则难以获得不同强度编码的荧光微球。（2）成功制备了氨基化量子点二氧化硅荧光微球。透射电子显微镜（TEM）,紫外-可见分光光度计,荧光分光光度计,红外光谱和荧光免疫检测的结果说明氨基化量子点二氧化硅荧光微球在生物检测方面有很好的发展前景,有希望应用于生物芯片领域。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 量子点的基本理论
• 1.2.1 量子点的量子效应
• 1.2.2 量子点的晶格形态
• 1.2.3 量子点的形状
• 1.2.4 量子点的光学特性
• 1.2.5 量子点的优点
• 1.3 量子点的合成
• 1.3.1 金属有机化学法
• 1.3.2 水热合成和溶剂热合成法
• 1.3.3 常规加热沉淀法
• 1.3.4 反相胶束法
• 1.3.5 络合合成法
• 1.3.6 定域模板法
• 1.3.7 固相法
• 1.3.8 微波法
• 1.3.9 量子点的核壳结构包覆修饰
• 1.4 荧光微球简介
• 1.4.1 荧光微球制备方法
• 1.4.2 荧光微球的荧光光谱编码
• 1.4.3 荧光微球的应用
• 1.5 展望
• 1.6 课题来源及课题内容
• 第二章 量子点的制备与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂与仪器
• 2.2.2 实验内容
• 2.2.3 样品的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 反应时间对CdSe 量子点光学性能的影响
• 2.3.2 不同配体浓度对CdSe 量子点光学性能的影响
• 2.3.3 Se 的配位剂对CdSe 量子点光学性能的影响
• 2.3.4 小规模扩大生产制备CdSe 量子点
• 2.3.5 不同结构的核壳量子点
• 2.3.6 不同的应用温度对量子点光学性能的影响
• 2.4 本章小结
• 第三章 量子点聚苯乙烯荧光编码微球的制备
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂与仪器
• 3.2.2 实验内容
• 3.2.3 样品的表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 CdSe 量子点染色PS 微球
• 3.3.2 溶胀剂对量子点染色PS 微球的影响
• 3.3.3 溶胀时间对量子点染色PS 微球的影响
• 3.3.4 复色量子点染色PS 微球
• 3.4 本章小结
• 第四章 量子点二氧化硅荧光微球的制备及表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂与仪器
• 4.2.2 实验内容
• 4.2.3 样品的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 量子点二氧化硅荧光微球的表征
• 4.3.2 抗体连接及荧光免疫检测
• 4.4 本章小结
• 第五章 全文结论
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢