[发明专利]一种合成染料修饰DNA功能化含镉量子点的方法及其应用

说明书

本发明公开了一种合成染料修饰DNA功能化含镉量子点的方法及其应用。该量子点是由一端染料修饰另一端硫代磷酸酯修饰的DNA通过硫与镉的强相互作用连接到量子点表面。是在量子点的合成过程中，将这种双修饰的DNA加入，作为量子点的共稳定剂，而得到该量子点探针。该量子点探针在比率荧光方面具有广泛应用，可实现核酸、蛋白、小分子及金属离子的精准检测；在DNA杂交及纳米材料自组装有着重要的应用价值。同时，该探针作为一个整体，可作为荧光成像探针，用于细胞识别和肿瘤靶向检测等方面。与其它双荧光发射纳米材料相比，该探针制备方法简单，无需偶联等化学修饰，在探针的合成纯化过程、稳定性及其它性能方面都有着相当大的优势。

技术领域

本发明涉及纳米材料和生物医学分析化学领域，具体涉及一种合成染料修饰DNA功能化含镉量子点的方法及其应用。

背景技术

量子点，又称半导体纳米晶体，是直径为1~100 nm 的零维纳米材料。含镉量子点是最为常用的量子点之一，其量子产率高、发射波长可调且稳定性好，在光电材料、分子生物学及生物医学分析等领域的研究越来越多。DNA功能化量子点在生物检测、成像及纳米材料自组装方面都有着更为广泛的应用。

单波长DNA功能化量子点的合成方法有许多，比如：1、将生物素修饰的DNA连接到亲和素修饰的量子点上，2、将氨基化的DNA与羧基的量子点进行化学偶联，3、将巯基化的DNA通过硫与镉的作用连接到量子点表面。以上方法成本非常高，制备过程繁琐，条件苛刻，且都易对量子点的发光效率造成影响。2009年，马楠等人将硫代磷酸酯修饰的DNA通过硫与镉的作用连接到量子点表面，该方法在合成量子点时同步进行DNA功能化修饰，简化了制备过程，从而减少了对量子点性能的影响（N. Ma, et al, Nat. Nanotechnol. 2009, 4,121-125），但他们合成的DNA功能化CdTe量子点细胞毒性大，量子产率较低。

相比于单波长荧光探针，比率型荧光探针在抗环境干扰、多目标及可视化检测等方面有着更大的优势。Zhang等人先对红色量子点进行硅烷化包裹，然后将羧基化的绿色量子点与氨基的硅壳进行共价偶联合成出了两个量子点的比率荧光探针（Z. P. Zhang, etal, J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 8424-8427; Z. P. Zhang, et al, Anal. Chem.2015, 87, 2087-2093）。Wang等人直接将氨基化的碳点与羧基化的CdTe量子点进行共价偶联，合成出了碳点与量子点的比率型荧光探针（Y. Yan, et al, Anal. Chem. 2015, 87,2087-2093）。Ma等人利用静电作用将一种咪唑类染料与量子点结合在一起构建了比率荧光探针，但静电作用力并不牢固，故该探针易受环境影响（F. Ma, et al, Sensors andActuators B: Chemical, 2015, 209, 377-383）。以上方法多是通过一步或多步偶联反应，将两个或多个荧光材料连接在一起，整个制备过程非常繁琐，耗时长，对材料的荧光性能影响较大。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种合成染料修饰DNA功能化含镉量子点的方法及其应用。这种双荧光发射的复合纳米材料是由一端染料修饰另一端硫代磷酸酯修饰的DNA通过硫与镉的强相互作用连接到量子点表面，DNA的连接数量可通过硫代磷酸酯修饰的碱基个数进行调控。与传统的DNA功能化量子点合成方法相比，该方法无需任何偶联，制备方法简单、不需要昂贵的设施，在一般实验室均可完成，节约了成本并提高了合成产率，细胞毒性小。在比率荧光方面，可实现核酸、蛋白、小分子及金属离子等多种分子的精准分析检测。

为了实现上述目的，本发明第一方面，提供一种合成染料修饰DNA功能化含镉量子点的方法的步骤如下：