專利名稱：一種殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法
一種殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于納米材料修飾技術(shù)和生物分析檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，更具體涉及一種殼聚糖-量 子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法，制備的殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針適用于細(xì)胞及生物大分子 體系(蛋白質(zhì)、核酸等)的熒光標(biāo)記。
背景技術(shù)：
殼聚糖是由甲殼素脫去乙?；漠a(chǎn)物，其大分子鏈上分布著許多羥基和氨基，含有親 水基和疏水基。同時(shí)，骨架鏈間的氫鍵形成了殼聚糖大分子的二級(jí)結(jié)構(gòu)。殼聚糖結(jié)構(gòu)上的特 殊性以及高分子化合物的物理特性，使之和許多離子、有機(jī)物、生物分子等具有離子交換、 螯合、吸附等作用。殼聚糖除具有多功能性、生物相容性、生物降解性，和低細(xì)胞毒性等優(yōu)越 性之外，還具有獨(dú)特的跨細(xì)胞膜能力而倍受關(guān)注。但是由于殼聚糖只溶于稀酸和某些特定 的溶劑，大大限制了它的應(yīng)用。羧甲基殼聚糖是殼聚糖經(jīng)羧甲基化反應(yīng)后的形成的一類甲 殼素衍生物，由于羧甲基殼聚糖上所含的-C00-降低了 -NH3+的電荷密度，使得羧甲基殼聚 糖的細(xì)胞毒性降低，具有比殼聚糖更好的細(xì)胞相容性；并且由于羧甲基殼聚糖溶于水，擴(kuò)展 了它的應(yīng)用范圍。量子點(diǎn)(Quantum dots, QDs)又稱半導(dǎo)體納米微晶體(Semiconductor nanocrystals)，是半徑小于或接近于激子玻爾半徑的一類半導(dǎo)體納米粒子。量子點(diǎn)具有一 般納米微粒的基本性質(zhì)如表面效應(yīng)、體積效應(yīng)和量子尺寸效應(yīng)，具有寬的激發(fā)光譜、窄的發(fā) 射光譜、可精確調(diào)諧的發(fā)射波長(zhǎng)、可忽略的光漂白等優(yōu)越的熒光特性。正是基于量子點(diǎn)獨(dú)特 的光學(xué)性質(zhì)使得它在生物化學(xué)、分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、基因組學(xué)以及蛋白質(zhì)組學(xué)等研究 中有著極大的應(yīng)用前景。但是作為一種納米材料，由于自身的物理化學(xué)性質(zhì)和環(huán)境因素的 影響，量子點(diǎn)在應(yīng)用的過(guò)程中也表現(xiàn)出了一定的生物毒性效應(yīng)，如何提高量子點(diǎn)熒光探針 的穩(wěn)定性和生物相容性是目前迫切需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)目前各類量子點(diǎn)熒光探針在應(yīng)用上的缺陷，是在于提供了一種 殼聚糖_量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法，本發(fā)明的制備方法操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)物水溶性好，穩(wěn) 定時(shí)間長(zhǎng)，熒光量子產(chǎn)率高，細(xì)胞相容性好，在細(xì)胞和生物大分子標(biāo)記方面有廣泛的用途。為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施
本發(fā)明的基本構(gòu)思是根據(jù)羧甲基殼聚糖和CdTe量子點(diǎn)自身的特性，在水相通過(guò)自組 裝形成量子點(diǎn)-殼聚糖熒光探針。羧甲基殼聚糖和CdTe量子點(diǎn)的結(jié)合方式包括①殼聚糖 所帶的氨基質(zhì)子化后可以使殼聚糖帶正電荷，因而可以與量子點(diǎn)以靜電絡(luò)合的方式結(jié)合； ②由于制備的CdTe量子點(diǎn)外層包覆了巰基羧酸，羧基可以與殼聚糖上的氨基以共價(jià)方式 結(jié)合；③殼聚糖與CdTe量子點(diǎn)發(fā)生螯合作用。一種殼聚糖_量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法，包括如下步驟
1、配制廣50g/L的羧甲基殼聚糖溶液先秤取0.Γ5. 0克羧甲基殼聚糖，用二次蒸餾水 溶解于燒杯中，用100毫升容量瓶定容，得到了羧甲基殼聚糖溶液，備用；
2、配制0.0000025-0. 001mol/L的CdTe量子點(diǎn)溶液(CdTe量子點(diǎn)自制，制備的簡(jiǎn)要過(guò) 程如下=CdCl2溶液和巰基乙酸溶液混合均勻后用NaOH溶液調(diào)整其pH值為10-11. 6，再向該溶液中加入新制備的KTeH4溶液。將此混合液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯微波消解罐，放入可控溫的 微波加熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱，加熱溫度為50-140°C，反應(yīng)完成后待溶液冷卻至室溫20-25°C，即 可得到CdTe量子點(diǎn)溶液。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員不付出任何創(chuàng)造性勞動(dòng)均能制備):根據(jù) CdTe量子點(diǎn)的濃度，用移液管移取廣50ml的量子點(diǎn)溶液于燒杯中，加入二次蒸餾水至體積 90mL，調(diào)節(jié)其pH值至7 13，用100毫升容量瓶定容，得到了 CdTe量子點(diǎn)溶液，備用；
3、將按步驟1、2配制好的羧甲基殼聚糖溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液按1:10-10:1的質(zhì)量 比混合，搖勻后室溫(20-25°C，以下相同)放置廣72小時(shí)，或超聲波反應(yīng)lOmirTeOmin，或震 蕩反應(yīng)0. 5、小時(shí)，或微波加熱反應(yīng)5 30min，即得到相應(yīng)發(fā)光波長(zhǎng)的不同熒光強(qiáng)度的水溶 性殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針。所述的殼聚糖是水溶性的羧甲基殼聚糖。 所述的羧甲基殼聚糖與量子點(diǎn)反應(yīng)的方式包括室溫(20_25°C)下反應(yīng)、超聲波反 應(yīng)、震蕩反應(yīng)和微波加熱反應(yīng)，微波加熱溫度為50-140°C。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果
該方法具有制備速度快，制備方法簡(jiǎn)單，不使用有機(jī)試劑的優(yōu)點(diǎn)。制備的殼聚糖_量子 點(diǎn)熒光探針具有熒光效率高、生物相容性好、穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)、水溶性好、熒光量子產(chǎn)率高(60% 以上)、細(xì)胞相容性好的特點(diǎn)。


圖1為制備的黃綠色殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針的紫外一可見(jiàn)吸收光譜(A)與熒光 發(fā)射光譜(B)示意圖，表明該熒光探針具有較高的熒光強(qiáng)度和窄的熒光發(fā)射峰。圖2為制備的黃綠色殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針的透射電鏡照片示意圖，熒光探針 的平均尺寸約為3. 5 nm，尺寸分布較為均一。圖3為不同溫度下制備的CdTe量子點(diǎn)與羧甲基殼聚糖反應(yīng)生成的不同顏色熒光 探針的熒光光譜示意圖，熒光顏色從藍(lán)色逐漸變化為紅色。圖4為CdTe量子點(diǎn)與不同濃度的羧甲基殼聚糖反應(yīng)后的熒光光譜示意圖，熒光探 針的光譜形狀基本不變，熒光強(qiáng)度隨羧甲基殼聚糖濃度增加而增加，表明CdTe量子點(diǎn)與羧 甲基殼聚糖發(fā)生了相互作用。圖5為CdTe量子點(diǎn)與羧甲基殼聚糖-CdTe量子點(diǎn)熒光探針的熒光穩(wěn)定性示意圖， 表明CdTe量子點(diǎn)的熒光能穩(wěn)定4個(gè)月左右而羧甲基殼聚糖-CdTe量子點(diǎn)熒光探針的熒光 能穩(wěn)定10個(gè)月以上，可見(jiàn)羧甲基殼聚糖一CdTe量子點(diǎn)的穩(wěn)定性大大優(yōu)于單純的CdTe量子
點(diǎn)ο
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明的突出特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，僅在于說(shuō)明本發(fā)明 而決不限制本發(fā)明。實(shí)施實(shí)例中所用溶劑均為二次蒸餾水，所用試劑均為分析純?cè)噭?。?shí)施例1
一種殼聚糖_量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法，其具體步驟如下 1.配制10g/L的羧甲基殼聚糖溶液
稱取1克羧甲基殼聚糖，用二次蒸餾水溶解于燒杯中，若溶解緩慢可于電熱板上加熱至接近100°c，完全溶解后轉(zhuǎn)移至100毫升容量瓶中，定容后搖勻待用，得到了羧甲基殼聚 糖溶液。2.配制0. 0005mol/L的CdTe量子點(diǎn)溶液
用移液管準(zhǔn)確移取25mLCdTe量子點(diǎn)(0. 002mol/L)溶液于燒杯中，加入二次蒸餾水至 體積約90mL，用0. 001mol/L的NaOH調(diào)節(jié)其pH值至9，轉(zhuǎn)移至100毫升容量瓶中，定容后搖 勻待用，得到了 CdTe量子點(diǎn)溶液。(CdTe量子點(diǎn)自制，制備的簡(jiǎn)要過(guò)程如下=CdCl2溶液和 巰基乙酸溶液混合均勻后用NaOH溶液調(diào)整其pH值為10或10. 5或10. 9或11. 2或11. 6， 再向該溶液中加入新制備的KTeH4溶液。將此混合液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯微波消解罐，放入可 控溫的微波加熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱，加熱溫度為50或54或59或63或64或67或71或75或 79或86或89或93或99或105或111或115或121或128或135或140°C，反應(yīng)完成后 待溶液冷卻至室溫20-25°C，即可得到CdTe量子點(diǎn)溶液。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員不付出任 何創(chuàng)造性勞動(dòng)均能制備)
3.室溫(20-25°C，以下相同)下殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針的合成 將10g/L的羧甲基殼聚糖和0. 0005mol/L的CdTe量子點(diǎn)按1 :5的質(zhì)量比混合，于室溫 下放置24小時(shí)，即得到羧甲基殼聚糖-CdTe量子點(diǎn)熒光探針。實(shí)施例2:
一種殼聚糖_量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法，其具體步驟如下 1.配制5g/L的羧甲基殼聚糖溶液
稱取0.5克羧甲基殼聚糖，用二次蒸餾水溶解于燒杯中，若溶解緩慢可于電熱板上加 熱至接近100 V，完全溶解后轉(zhuǎn)移至100毫升容量瓶中，定容后搖勻待用，得到了羧甲基殼 聚糖溶液。2.配制0.001mol/L的CdTe量子點(diǎn)溶液
用移液管準(zhǔn)確移取50mLCdTe量子點(diǎn)(0. 002mol/L)溶液于燒杯中，加入二次蒸餾水至 體積約90mL，用0. 001mol/L的NaOH調(diào)節(jié)其pH值至10，轉(zhuǎn)移至100毫升容量瓶中，定容后 搖勻待用，得到了 CdTe量子點(diǎn)溶液。3.超聲條件下殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針的合成
將5g/L的羧甲基殼聚糖和0. OOlmol/L的CdTe量子點(diǎn)按1 :2的質(zhì)量比混合，放置于超 聲波清洗器中，中等強(qiáng)度超聲15min，即得到羧甲基殼聚糖-CdTe量子點(diǎn)熒光探針。其它步驟與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3:
一種殼聚糖_量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法，其具體步驟如下 1.配制2.5g/L的羧甲基殼聚糖溶液
稱取0. 25克羧甲基殼聚糖，用二次蒸餾水溶解于燒杯中，若溶解緩慢可于電熱板上加 熱至接近100 V，完全溶解后轉(zhuǎn)移至100毫升容量瓶中，定容后搖勻待用，得到了羧甲基殼 聚糖溶液。2.配制0. 0005mol/L的CdTe量子點(diǎn)溶液
用移液管準(zhǔn)確移取25mLCdTe量子點(diǎn)(0. 002mol/L)溶液于燒杯中，加入二次蒸餾水至 體積約90mL，用0. 001mol/L的NaOH調(diào)節(jié)其pH值至11，轉(zhuǎn)移至100毫升容量瓶中，定容后 搖勻待用，得到了 CdTe量子點(diǎn)溶液。
3.振蕩條件下殼聚糖_量子點(diǎn)熒光探針的合成
將2. 5g/L的羧甲基殼聚糖和0. 0005mol/L的CdTe量子點(diǎn)按1 :1的質(zhì)量比混合，放置 于調(diào)速多用振蕩器上，振蕩1小時(shí)后，即得到羧甲基殼聚糖-CdTe量子點(diǎn)熒光探針。其它步驟與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例4
一種殼聚糖_量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法，其具體步驟如下 1.配制10g/L的羧甲基殼聚糖溶液
稱取1克羧甲基殼聚糖，用二次蒸餾水溶解于燒杯中，若溶解緩慢可于電熱板上加熱 至接近100°C，完全溶解后轉(zhuǎn)移至100毫升容量瓶中，定容后搖勻待用，得到了羧甲基殼聚 糖溶液。2.配制0.001mol/L的CdTe量子點(diǎn)溶液
用移液管準(zhǔn)確移取50mLCdTe量子點(diǎn)(0. 002mol/L)溶液于燒杯中，加入二次蒸餾水至 體積約90mL，用0. 001mol/L的NaOH調(diào)節(jié)其pH值至12，轉(zhuǎn)移至100毫升容量瓶中，定容后 搖勻待用，得到了 CdTe量子點(diǎn)溶液。3.振蕩條件下殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針的合成
將10g/L的羧甲基殼聚糖和0. OOlmol/L的CdTe量子點(diǎn)按2. 5 :1的體積比混合，將此 溶液放置于密封的聚四氟乙烯罐內(nèi)，在可控溫的微波反應(yīng)器中按下述條件進(jìn)行加熱，即得 到羧甲基殼聚糖-CdTe量子點(diǎn)熒光探針。所述微波加熱條件是 微波功率1000W
加熱時(shí)間5min 加熱溫度50°C。其它步驟與實(shí)施例1相同。
權(quán)利要求
一種殼聚糖 量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法，其步驟是A、配制1~50g/L的羧甲基殼聚糖溶液先秤取0.1~5.0克羧甲基殼聚糖，用二次蒸餾水溶解于燒杯中，用100毫升容量瓶定容，得到了羧甲基殼聚糖溶液，備用；B、配制0.0000025 0.001mol/L的CdTe量子點(diǎn)溶液根據(jù)CdTe量子點(diǎn)的濃度，用移液管移取1~50ml的量子點(diǎn)溶液于燒杯中，加入二次蒸餾水至體積90mL，調(diào)節(jié)其pH值至7~13，用100毫升容量瓶定容，得到了CdTe量子點(diǎn)溶液，備用；C、將步驟(A、B)配制好的羧甲基殼聚糖溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液按1:10 10:1的質(zhì)量比混合，搖勻后室溫放置1~72小時(shí)，或超聲波反應(yīng)10min~60min，或震蕩反應(yīng)0.5~4小時(shí)，或微波加熱反應(yīng)5~30min，即得到相應(yīng)發(fā)光波長(zhǎng)的不同熒光強(qiáng)度的水溶性殼聚糖 量子點(diǎn)熒光探針。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法，其特征在于 所述的殼聚糖是水溶性的羧甲基殼聚糖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法，其特征在于 所述的羧甲基殼聚糖與量子點(diǎn)反應(yīng)的方式包括室溫下反應(yīng)、超聲波反應(yīng)、震蕩反應(yīng)和微波 加熱反應(yīng)，微波加熱溫度為50-140°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法，其特征在于 所述的CdTe量子點(diǎn)制備過(guò)程如下，CdCl2溶液和巰基乙酸溶液混合均勻后用NaOH溶液調(diào) 整其PH值為10-11. 6，再向該溶液中加入新制備的KTeH4溶液，將此混合液轉(zhuǎn)入聚四氟乙烯 微波消解罐，放入可控溫的微波加熱系統(tǒng)進(jìn)行加熱，加熱溫度為50-140°C，反應(yīng)完成后待溶 液冷卻至室溫20-25°C，得到CdTe量子點(diǎn)溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針的水相制備方法，其步驟是A、配制羧甲基殼聚糖溶液先稱取羧甲基殼聚糖，用二次蒸餾水溶解于燒杯中，用瓶定容，備用；B、配制CdTe量子點(diǎn)溶液根據(jù)CdTe量子點(diǎn)的濃度，用移液管移取量子點(diǎn)溶液于燒杯中，加入二次蒸餾水，調(diào)節(jié)其pH值至7~13，用瓶定容，備用；C、將配制好的羧甲基殼聚糖溶液和CdTe量子點(diǎn)溶液按不同的體積比例混合，搖勻后室溫放置，或超聲波反應(yīng)，或震蕩反應(yīng)，或微波加熱反應(yīng)，得到相應(yīng)發(fā)光波長(zhǎng)的不同熒光強(qiáng)度的水溶性殼聚糖-量子點(diǎn)熒光探針。本發(fā)明的制備方法操作簡(jiǎn)單，產(chǎn)物水溶性好，穩(wěn)定時(shí)間長(zhǎng)，熒光量子產(chǎn)率高，細(xì)胞相容性好，在細(xì)胞和生物大分子標(biāo)記方面有廣泛的用途。
文檔編號(hào)C08B37/08GK101962450SQ20101051496
公開(kāi)日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月20日
發(fā)明者何振宇, 吳新國(guó), 吳迪, 周培疆, 肖玲 申請(qǐng)人:武漢大學(xué);武漢市疾病預(yù)防控制中心