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CdSe量子點(diǎn)-脂質(zhì)體的制備與表征

量子點(diǎn)(Quantumdot,QD)又可稱為半導(dǎo)體納米晶體(Semiconductornanocrystal),是一種由Ⅱ2Ⅵ族或Ⅲ2Ⅴ族元素組成的納米顆粒。目前研究較多的主要是CdX(X=S,Se,Te)。尤其是直徑范圍在1.5～8nm的CdSe半導(dǎo)體量子點(diǎn)顯示了強(qiáng)的可調(diào)諧的光致發(fā)光性質(zhì),即量子尺寸效應(yīng)(Quantumsizeeffect)。由于其在生物醫(yī)學(xué)中有著潛在的應(yīng)用前景,而受到越來(lái)越多的關(guān)注和重視。在CdSe量子點(diǎn)眾多的應(yīng)用研究中,生 物標(biāo)記更為引人矚目。傳統(tǒng)的有機(jī)染料具有窄的激發(fā)光譜,寬的發(fā)射譜帶,很難實(shí)現(xiàn)單一波長(zhǎng)同時(shí)激發(fā)幾種染料。然而,CdSe量子點(diǎn)具有寬的激發(fā)譜帶和窄的、對(duì)稱的發(fā)射譜帶,尺寸可調(diào)諧的光致發(fā)光效應(yīng),可涵蓋整個(gè)可見(jiàn)光區(qū)。CdSe量子點(diǎn)的這種性質(zhì)允許使用單一波長(zhǎng)同時(shí)激發(fā)多種不同粒徑的納米粒子,更能促進(jìn)多生物靶向標(biāo)識(shí)的實(shí)現(xiàn)。另外,CdSe量子點(diǎn)還具有高的光化學(xué)穩(wěn) 定性,能夠有效地避免化學(xué)降解和光降解。然而,高效發(fā)光CdSe量子點(diǎn)通常采用有機(jī)配體作包覆劑,在疏水的有機(jī)溶劑中合成得到,例如三辛基膦和三辛基氧化膦(TOP/TOPO),限制了CdSe量子點(diǎn)在生物領(lǐng)域里的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)從有機(jī)相到具有生物相容性的水相的轉(zhuǎn)移,研究人員開(kāi)展了大量的研究工作。例如,用雙親聚合物[8] 或巰基羧 酸[6]進(jìn)行表面配體交換,或者是用水溶性的脂質(zhì)體,硅微球?qū)?/span>CdSe量子點(diǎn)進(jìn)行包覆。本文 選用生物相容性的雙親分子磷脂,采用脂質(zhì)體的制備方法成功地將在有機(jī)相中制備的量子點(diǎn)轉(zhuǎn)移到水相中。

1、操作方法

分別將磷脂混合物(V(卵磷脂)∶V(磷脂酰乙醇胺)∶V(膽固醇)∶V(聚乙二醇)=8∶1∶6∶1)和一定體積的CdSe量子點(diǎn)溶解在氯仿中,50℃下60rpm減壓蒸發(fā),在圓底燒瓶的底部形成一均勻的薄膜,加入10mL超純水,超聲三次得到光學(xué)澄清的CdSe2脂質(zhì)體懸浮液。通過(guò)聚碳酯纖維膜(孔徑220nm)過(guò)濾得到尺寸均勻的CdSe2脂質(zhì)體復(fù)合體(CdSe2LiP)。

2、結(jié)果

   圖1是單獨(dú)CdSe量子點(diǎn)和CdSe2Lip的TEM照片。從圖1(a)可以看出制備的CdSe核量子點(diǎn)為球形,具有良好的單分散性,粒徑約為3nm。圖1(b)是CdSe2LiP的TEM電鏡照片,平均尺寸大約20nm。圖1(b)清楚地顯示了CdSe量子點(diǎn)(暗點(diǎn))被誘捕在脂質(zhì)體之中。脂質(zhì)體在水相中作為一種膠態(tài)的聚集體包含一連續(xù)的磷脂雙分子層,磷脂分子兩條長(zhǎng)的烷基鏈提供了一個(gè)疏水平臺(tái),很容易固定有機(jī)配體包覆的CdSe納米粒子。另外,膽固醇還能夠進(jìn)入磷脂雙分子層中,改善脂質(zhì)體的性能,增強(qiáng)脂質(zhì)體的誘捕能力。

圖1 CdSe核量子點(diǎn)(a)和負(fù)染QDs2Lip復(fù)合體(b)的 TEM照片

為了研究發(fā)光量子點(diǎn)在脂質(zhì)體中發(fā)光強(qiáng)度的變化,我們對(duì)CdSe2LiP進(jìn)行了熒光Mapping研 究,如圖2所示(見(jiàn)彩頁(yè)1)。光學(xué)照片(圖2(a))的獲得是將CdSe2LiP樣品直接沉積在單晶硅片上,在其表面形成分散的脂質(zhì)體膜。選取0.25μm×0.25μm典型區(qū)域進(jìn)行熒光Mapping成像研究。圖2(b)是二維熒光映射圖像在三維空間擴(kuò)展的強(qiáng)度分布圖。圖中右則柱狀圖顏色的變化反應(yīng)了發(fā)光強(qiáng)度的變化,熒光Mapping圖中熒光圖連續(xù)的不同顏色的變化反應(yīng)了量子點(diǎn)發(fā)光強(qiáng)度的改變。由圖中不同QDs2Lip復(fù)合體熒光Mapping圖像可見(jiàn),大部分量子點(diǎn)都很好地被包覆進(jìn)脂質(zhì)體中,并較好地保持了量子點(diǎn)的發(fā)光特性。這一結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了疏水的CdSe量子點(diǎn)被成功地從有機(jī)溶劑轉(zhuǎn)移到了生物相容性的水相中。CdSe量子點(diǎn)和QDs2Lip復(fù)合體以及量子點(diǎn)在巰 基乙酸溶液中的發(fā)射光譜見(jiàn)圖3。由圖可清楚看出,QDs2Lip復(fù)合體保持了CdSe量子點(diǎn)的發(fā)射效率。作為比較,還給出了由巰基乙酸通過(guò)表面配體交換實(shí)現(xiàn)有機(jī)相CdSe到水相的轉(zhuǎn)移后的發(fā)射光譜(圖3(c))。相比巰基乙酸包覆的CdSe的發(fā)射效率,脂質(zhì)體包覆的CdSe的發(fā)光效率明顯增強(qiáng)。

圖4(見(jiàn)彩頁(yè)1)給出了用脂質(zhì)體方法誘捕TOPO包覆的CdSe的納米粒子進(jìn)入混合磷脂PE 和PC的雙分子鏈?zhǔn)杷畢^(qū)的示意圖。由于量子點(diǎn)表面的TOPO配體具有疏水性,將量子點(diǎn)PE和PC分子的混合磷脂混合時(shí),混合磷脂PE和PC 的雙分子鏈?zhǔn)杷畢^(qū)將圍繞CdSe量子點(diǎn)自組裝成親水區(qū)向外的磷脂囊泡,實(shí)現(xiàn)了量子點(diǎn)自油相到水相的相轉(zhuǎn)移。

我們認(rèn)為QDs2Lip復(fù)合體高的發(fā)射效率可能歸因于脂質(zhì)體比巰基乙酸具有更好的屏蔽作用,能夠有效地阻止水分子對(duì)CdSe量子點(diǎn)的熒光猝滅。利用脂質(zhì)體方法實(shí)現(xiàn)CdSe量子點(diǎn)相轉(zhuǎn)移,是借助了磷脂的雙分子鏈與CdSe表面的TOPO配體之間的疏水相互作用而實(shí)現(xiàn)的,在CdSe的第一配體層外部形成第二配體層,保留了CdSe核量子點(diǎn)的存在環(huán)境,如相轉(zhuǎn)移示意圖所示。然而,利用巰基化合物實(shí)現(xiàn)相轉(zhuǎn)移,則難以避免在配體競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程中水分子對(duì)CdSe量子點(diǎn)表面激子的猝滅作用。

為了測(cè)定CdSe2LiP復(fù)合體的發(fā)光穩(wěn)定性,將其貯存在4℃下,2個(gè)月后沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的沉淀。我們認(rèn)為CdSe2LiP復(fù)合體具有良好的穩(wěn)定性得益于體系中的聚乙二醇分子,聚乙二醇分子的長(zhǎng)鏈環(huán)繞在脂質(zhì)體的外圍形成了穩(wěn)定的聚合物殼,從而起到保護(hù)脂質(zhì)體的作用。

西安瑞禧生物科技有限公司可以提供各種合成磷脂和天然磷脂用于脂質(zhì)體制作。

包含：

DMPA，二肉豆蔻酰基磷脂酸，CAS號(hào)：80724-31-8       

DPPA，  二棕櫚酰基磷脂酸，    CAS號(hào)：71065-87-7    

DSPA，  二硬脂酰基磷脂酸，    CAS號(hào)：108321-18-2      

DLPG，  二月桂酰磷脂酰甘油   CAS號(hào)：73548-69-3   

DMPG，二肉豆蔻酰磷脂酰甘油 CAS號(hào)：200880-40-6      

DPPG，  二棕櫚酰磷脂酰甘油    CAS號(hào)：200880-41-7        

DSPG，  二硬脂酰磷脂酰甘油    CAS號(hào)：124011-52-5        

DPPS，  二棕櫚酰基磷脂酰絲氨酸    CAS號(hào)：145849-32-7  

DLPE，  二月桂酰基磷脂酰乙醇胺    CAS號(hào)：42436-56-6    

DMPE，二肉豆蔻酰基磷脂酰乙醇胺CAS號(hào)：998-07-2       

DOPE，二油酰基磷脂酰乙醇胺       CAS號(hào)：4004-05-1      

DPPE，  二棕櫚酰基磷脂酰乙醇胺    CAS號(hào)：923-61-5       

DSPE，  二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺    CAS號(hào)：1069-79-0     

DLPC，  二月桂酰基卵磷脂             CAS號(hào)：18194-25-7    

DAPC，二花生酰基磷脂酰膽堿       CAS號(hào)：61596-53-0   

DMPC，二肉豆蔻酰磷脂酰膽堿       CAS號(hào)：18194-24-6    

DOPC，二油酰基磷脂酰膽堿           CAS號(hào)：4235-95-4   

DPPC，  二棕櫚酸磷脂酰膽堿           CAS號(hào)：63-89-8     

DSPC，  二硬脂酰磷脂酰膽堿           CAS號(hào)：816-94-4       

DSPE-PEG2000    二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇      

POPC     1-棕櫚酰基-2-油酰基卵磷脂      CAS號(hào)：26853-31-6  

DOTAP    

DSPE-PEI      二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚苯乙烯亞胺        

DOPE-SS-mPEG2000                         

PEG磷脂：

DSPE-PEG2000-NH2             

DSPE-PEG2000-MAL              

DSPE-PEG2000-NHS               

DSPE-PEG2000-Biotin          

DSPE-PEG2000-COOH            

DSPE-PEG2000-Folate               

DSPE-PEG2000-SH                 

DSPE-PEG2000-CY5                 

DSPE-PE2000-FITC                 

DSPE-PEG2000-Galactose          

DSPE-PEG2000-RGD               

DPPE-PEG2000-NH2                 

DMPE-PEG5000-COOH           

DMPE-PEG5000-NHS               

DMPE-PEG5000-NH2               

DMPE-PEG5000-COOH       

瑞禧生物從產(chǎn)品種類及技術(shù)特點(diǎn)方面可以提供十分廣泛的PEG磷脂產(chǎn)品，這些產(chǎn)品均產(chǎn)于西安瑞禧生物實(shí)驗(yàn)室。

1：常規(guī)基團(tuán)  DSPE-PEG-X （常規(guī)基團(tuán)NH2/MAL/COOH）

2：熒光基團(tuán) DSPE-PEG-X （熒光基團(tuán)FITC/RB/CY3/CY5/NBD/6-FAM/6-TAMRA）

3：靶向分子  DSPE-PEG-X （靶向分子 Folate/Galactose/RGD/Chol/Chitosan/Dextran）

4：點(diǎn)擊化學(xué)  DSPE-PEG-X (點(diǎn)擊化學(xué) N3/DBCO/Tetrazine/TCO/Alkyne)

5：聚合物類 DSPE-PEG-X （聚合物類PCL/PLGA/PLA/PEI/PAMAM）

6：納米材料 DSPE-PEG-Au  我們能提供納米金粒徑為10-100nm產(chǎn)品（納米金/棒）

7：小分子PEG類 DSPE-PEG(2-12)-X (PEG的個(gè)數(shù)從2-12個(gè)不等，單分散的PEG磷脂)

8：雙硫鍵產(chǎn)品 DSPE-SS-PEG-X

以上DSPE還可以替換成DPPE/DOPE/DMPE/DLPE，PEG分子量550-10000不等。

我公司銷售的熒光量子點(diǎn)包括以下：

西安瑞禧生物科技有限公司是國(guó)內(nèi)的知名的納米靶向試劑及材料供應(yīng)商，2017年我公司實(shí)驗(yàn)室新開(kāi)發(fā)上市熒光量子點(diǎn)系列產(chǎn)品（Fluorescent Quantum Dot），我們可以提供4種不同核殼型的熒光量子包括有：CdSe/ZnS硒化鎘-硫化鋅量子點(diǎn) ，CdS/ZnS硫化鎘-硫化鋅熒光量子點(diǎn)，InP/ZnS磷化銦-硫化鋅熒光量子點(diǎn)，ZnSe/ZnS硒化鋅-硫化鋅熒光量子點(diǎn)四種。同時(shí)我們還提供不同表面配體的核殼型熒光量子點(diǎn)產(chǎn)品包括有：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基。我們的Fluorescentnanocrystals產(chǎn)品還包括脂溶性的和水溶性的，水溶性的是通過(guò)外圍包裹一層聚乙二醇PEG而實(shí)現(xiàn)水溶性的，表面可以修飾氨基和羧基。

瑞禧生物經(jīng)營(yíng)以下四種核殼型的熒光量子點(diǎn)：

CdSe-ZnS quantum dots      硒化鎘-硫化鋅熒光量子點(diǎn)

CdS-ZnS quantum dots              硫化鎘-硫化鋅熒光量子點(diǎn)

InP-ZnS quantum dots          磷化銦-硫化鋅熒光量子點(diǎn)

ZnSe/ZnS quantum dots        硒化鋅-硫化鋅熒光量子點(diǎn)

【熒光量子點(diǎn)產(chǎn)品列表】：

四種油溶性CdSe/ZnS核殼熒光量子點(diǎn)（表面配體：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基）

二種PEG包裹水溶性CdSe/ZnS核殼熒光量子點(diǎn) （表面配體：PEG 末端基團(tuán)：NH2和COOH）

四種油溶性CdS/ZnS核殼熒光量子點(diǎn)（表面配體：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基）

二種PEG包裹水溶性CdS/ZnS核殼熒光量子點(diǎn)（表面配體：PEG 末端基團(tuán)：NH2和COOH）

四種油溶性InP/ZnS核殼熒光量子點(diǎn)（表面配體：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基）

二種PEG包裹水溶性InP/ZnS核殼熒光量子點(diǎn)（表面配體：PEG 末端基團(tuán)：NH2和COOH）

四種油溶性ZnSe/ZnS核殼熒光量子點(diǎn)（表面配體：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基）

二種PEG包裹水溶性ZnSe/ZnS核殼熒光量子點(diǎn) （表面配體：PEG 末端基團(tuán)：NH2和COOH）

【FluorescentQuantum Dot質(zhì)量】：

1.      量子產(chǎn)率Quantum Yield： ＞50%

2.      半峰寬FWHM：<25 nm

【熒光量子點(diǎn)應(yīng)用】：

1.      納米藥物載體

2.      納米藥物熒光成像

3.      腫瘤納米光熱輔助質(zhì)量

4.      細(xì)胞標(biāo)記

5.      活體生物成像

6.      分子標(biāo)記（熒光探針）

7.      DNA標(biāo)記和編碼