[发明专利]一种基于长寿命复合量子点的荧光编码微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物分析技术领域，特别涉及一种基于长寿命复合量子点的荧光编码微球及其制备方法。

背景技术

半导体量子点(简称QDs，也称半导体纳米晶)由于其独特的光学和电学性质，在光电转换、生命科学等领域备受广大科研工作者的关注，现有技术将不同数量、不同荧光特征的量子点组合进内部镂空的高分子小球，从而形成具有不同光谱特征和亮度特征的、可以标记到生物大分子上的量子点荧光编码微球，使用单一波长光源照射量子点荧光编码微球时，可同时激发不同大小尺寸和不同数量的量子点，使它们发射出不同波长和不同荧光强度的光并可被同时检测，因而在生物化学、分子生物学、细胞生物学及免疫学等领域有着广阔的应用前景。但这种量子点荧光编码微球发射波长多在可见光区，可见光最多只能穿透毫米级厚度的组织，同时这种量子点荧光编码微球的荧光强度随着量子点浓度的变化而变化，荧光强度不稳定，难以进行正确的编码，这两个缺陷大大限制了量子点荧光编码微球在生物领域的应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种基于长寿命复合量子点的荧光编码微球，所述荧光编码微球的发射光谱覆盖整个近红外光区域，同时引入荧光寿命这个不随浓度变化的稳定参数，使荧光编码更为准确，所述基于长寿命复合量子点的荧光编码微球的制备方法操作简便，可在室温下直接反应，反应稳定且重现性好，所述基于长寿命复合量子点的荧光编码微球可作为荧光标记物广泛应用于细胞、组织成像，尤其可应用于活体成像研究。

第一方面，本发明提供了一种基于长寿命复合量子点的荧光编码微球，包括琼脂糖微球、第一量子点和第二量子点，所述第一量子点和第二量子点通过化学键和所述琼脂糖微球结合；所述第一量子点具有以碲化镉（CdTe）为核，以铜离子掺杂的硫化镉（CdS:Cu）为壳的核壳结构；所述铜离子掺杂的硫化镉中铜离子的掺杂摩尔分数为0.5%～2.0%，所述核的尺寸为1.8nm～2.2nm，所述壳的厚度为2nm～4nm；所述第二量子点的发射波长为700nm～820nm，所述第二量子点的荧光寿命为100～220纳秒。

优选地，所述第二量子点为碲化镉/硫化镉量子点或碲化镉量子点。

所述碲化镉/硫化镉量子点（表示为CdTe/CdS）具有以碲化镉为核，以硫化镉为壳的核壳结构，所述硫化镉是以外延式生长的方式包覆在所述碲化镉上形成核壳结构，所述核的尺寸为2nm～2.2nm，所述壳的厚度为2nm～4nm。

所述碲化镉/硫化镉量子点的发射波长范围为700nm～820nm，所述碲化镉/硫化镉量子点的荧光寿命为100～220纳秒。

所述碲化镉量子点（表示为CdTe）的粒径为4nm～6nm。所述碲化镉量子点的发射波长范围为700nm～800nm，所述碲化镉量子点的荧光寿命为100～150纳秒。

所述第一量子点（表示为CdTe/CdS:Cu）中所述铜离子掺杂的硫化镉是以外延式生长的方式包覆在所述碲化镉核上形成核壳结构。所述第一量子点的发射波长范围为700nm～910nm，荧光寿命为0.8～1.2微秒。

优选地，所述基于长寿命复合量子点的荧光编码微球的粒径为50μm～150μm。

优选地，所述第一量子点和第二量子点的质量比为（1～4）:（0～4）。

更优选地，所述第一量子点和第二量子点的质量比为1:1。

琼脂糖微球具有丰富的纳米孔隙网状结构，所述第一量子点和第二量子点表面修饰有羧基，第一量子点和第二量子点上的羧基和琼脂糖微球上的氨基形成酰胺键，使所述第一量子点和第二量子点通过化学键和所述琼脂糖微球结合，连接在琼脂糖微球的表面和孔隙，所述琼脂糖微球结合第一量子点和第二量子点后不会影响量子点的光学和物理特性，且为量子点提供了保护屏障，提高了量子点的稳定性，同时琼脂糖微球生物相容性好，提高了量子点的生物安全性。