[发明专利]一种含羧基水溶性CdSeS量子点的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种由疏水性的CdSeS量子点经硅包层制备成含羧基的亲水性CdSeS量子点的制备方法。

背景技术：

量子点(quantum dots，QDs)又称半导体纳米微晶(semiconductor nanocrystal)，是一种由II-VI族或III-V族元素组成的纳米微晶。量子点的超微尺寸导致了一种量子尺度效应，赋予了其独特的电子学和光学性质。量子点在光的激发下，可发射比传统荧光物质更加优越的荧光，其光学性质使量子点具有及广泛的应用。量子点由于其大小不同或组成不同即可发出不同颜色的荧光，而且可以用单一波长的光去激发多种不同颜色的量子点，与传统的有机荧光物质相比，具有良好的光谱性能，近年来已经引起人们的广泛关注，特别是带有官能团的水溶性量子点，在生物化学，生物细胞学，分子生物学等研究领域显示了极为广泛的应用前景。Nie等利用巯基与Zn原子之间的配位作用实现CdSe/ZnS QDs表面与巯基乙酸(thioglycolic acid，TGA)的连接，极性的羧基使QDs具有水溶性，且自由羧基可与各种生物分子(如蛋白质、肽、核酸等)共价连接。Mitchell等先将QDs与3-巯基丙酸(3-mereaptopropionic acid，MPA)连接，再与4-(二甲基羧基).吡啶络合，QDs的亲水性大幅度增加，这种方法每次可制备数克的QDs，但TGA并不是很稳定，容易从QDs表面脱附，从而导致QDs团聚和沉淀。Alivisatos等用3-(巯基丙基)三甲氧基硅烷重新分散TOPO保护的ZnS或Cd S包覆的CdSe核/壳结构QDs，TOPO分子被取代下来，再将溶液调为碱性，使甲氧基硅烷水解，便在QDs表面形成了一层二氧化硅/硅氧烷的壳，使QDs具有较好的水溶性，在水溶液或缓冲液中很稳定，且仍能保持较高的量子产率；然后用双功能的甲氧基化合物(如羧基丙基三甲氧基硅烷、三甲氧基丙基脲)进一步反应，便可与生物分子偶联。这种方法制备的QDs具有一定的稳定性，但每次实验仅能得到微克量级的QDs，在中性pH值条件下，QDs表面残留的硅氧基经常会形成凝胶或沉淀。我们采用带有氨基的硅烷偶联剂，在量子点表面形成带有二氧化硅/硅氧烷的壳，并且将羧基引入之中，不仅保障了量子点的稳定性和光谱性质，同时可以进行各种功能化并与生物大分子进行偶联。应用涉及生物分子、细胞和活体成像等。

发明内容：

本发明采用疏水性CdSeS量子点，酸酐和带有氨基的硅烷偶联剂为原料，溶于有机溶剂中，反应一段时间，将溶剂蒸干，在碱性水溶液中，加入Na₂SiO₃，常温方法反应制得含羧基的亲水性硅包层CdSeS量子点。

本发明所述的量子点包括波长范围为490-640nm的CdSeS量子点，如510nm，564nm，620nm的CdSeS量子点。

本发明所述的含氨基的硅烷偶联剂为(3-氨丙基)三乙氧基硅烷，(3-氨丙基)三甲氧基硅烷，N-(2-氨乙基)-3-羧基丙基甲基二甲氧基硅烷，N-(2-氨乙基)-3-羧基丙基三甲氧基硅烷，(3-氨丙基)甲氧基二乙氧基硅烷。

本发明所使用的酸酐包括：马来酸酐，丁二酸酐，戊二酸酐等有机酸酐。

本发明所述的缓冲剂为NaHCO₃，或者Na₂HPO₄溶液。

该发明简单易行，重复性好，得到的量子点稳定性高，质地均匀，荧光强度高，荧光寿命长。硅包层同时起到了无毒化作用，并且由于引进了羧基，可作为一种生物荧光探针应用于生物医学的多方面领域。

具体实施方式：

由疏水性的CdSeS量子点经硅包层制备成含羧基的亲水性CdSeS量子点的实验步骤如下：

具体实例1：

(1)在25ml的圆底烧瓶中加入疏水性的CdSeS(波长为542nm)量子点2.0mg，加入(3-氨丙基)三甲氧基硅烷200ul，马来酸酐0.147g和氯仿5ml。封闭，避光，室温搅拌2h。

(2)在50℃温度下，蒸去体系中的氯仿，转移的100ml的三角瓶中，加入浓度60mmol/L的Na₂SiO₃，35ml，封闭，避光，室温搅拌2天。反应完成，得到透明的含羧基的CdSeS量子点水溶液。

具体实例2：