[发明专利]含有低分子量涂布剂的新型水溶性纳米晶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新型的水溶性纳米晶及其制备方法。本发明还涉及这种纳米晶的用途，该用途包括但不限于各种分析和生物医学的应用，例如在生物体外或生物体内的生物物质或生物过程的检验和/或显像，如在组织或细胞成像中。本发明还涉及含有能用于检验诸如核酸、蛋白质或其它生物分子的分析物的这种纳米晶的组合物和试验盒。

背景技术

由于半导体纳米晶(量子点(quantum dots))用于诸如发光装置(Colvin等人，Nature 370，354-357，1994；Tessler等人，Science 295，1506-1508，2002)、激光器(Klimov等人，Science 290，314-317，2000)、太阳能电池(Huynh等人，Science 295，2425-2427，2002)、或者在如细胞生物学的生物化学研究领域中的荧光生物标记物的许多技术中，因此引起大量基础理论和技术兴趣。例如，见Bruchez等人，Science，Vol.281，2013-2015，2001；Chan & Nie，Science，Vol.281，2016-2018，2001；美国专利6207392，summarized in Klarreich，Nature，Vol.43，450-452，2001；还见Mitchell，Nature Biotechnology，1013-1017，2001以及美国专利6423551、6306610和6326144。

开发用于生物学试验的灵敏非同位素检测系统已经很大地影响了许多研究和诊断领域，例如DNA序列分析、临床诊断化验以及基本细胞和分子生物学实验指南。当前的非同位素检测方法主要基于经过变色，或者是荧光的、发光的有机报道分子。分子的荧光标记是生物学中的标准技术。标记物通常是引起广谱特征、短寿命、光致漂白和对细胞潜在毒性的通常问题的有机染料。最近出现的量子点技术对于使用无机复合物或颗粒开发荧光标记物孕育了新的时代。这些材料提供了超过有机染料的实质的优点，包括Stocks偏移、更长的发射半衰期、窄的发射峰和最小的光致漂白(参见上述引用的参考文献)。

过去的十年，在多种半导体纳米晶的合成和表征上已有很多的进步。最近的进展导致大规模地制备相关的单分散量子点。(Murray等人，J.Am.Chem.Soc.，115，8706-15，1993；Bowen Katari等人，J.Phys.Chem.98，4109-17，1994；Hines等人，J.Phys.Chem.100，468-71，1996；Dabbousi等人，J.Phys.Chem.101，9463-9475，1997。)

在发光量子点技术中的进一步进展使得量子点荧光效率和稳定性的增强。量子点的不同寻常的发光性质由量子的尺寸限制而产生，当金属和半导体核颗粒比它们的激发Bohr半径更小，约1-5nm时，产生量子的尺寸限制。(Alivisatos，Science，271，933-37，1996；Alivisatos，J.Phys.Chem.100，13226-39，1996；Brus，Appl Phys.，A53，465-74，1991；Wilson等人，Science，262，1242-46，1993。)最近的工作显示，通过用较高能带隙的无机材料外壳封闭尺寸可调的较低能带隙的核颗粒可以获得改进的发光。例如，用ZnS层钝化的CdSe量子点在室温下发出强光，并且通过改变它们的颗粒尺寸可以调整它们的发射波长从蓝光至红光。另外，ZnS封闭层钝化了表面非辐射重组位置并导致了量子点更大的稳定性。(Dabbousi等人，J.Phys.Chem.B101，9463-75，1997；Kortan等人，J.Am.Chem.Soc.112，1327-1332，1990。)

尽管在发光量子点技术中有进步，但由于常规的封闭发光量子点不溶于水因此不适合于生物应用。