[发明专利]一种量子点生物传感器的制备及对牛血红蛋白的检测方法

说明书

本发明涉及一种L‑半胱氨酸修饰的硫化锌量子点及其表面印迹聚合物的制备方法，属于生物传感领域。本发明通过共沉淀法合成了粒径较小、尺寸均一的硫化锌量子点，并使用L‑半胱氨酸对其进行了表面修饰。以L‑半胱氨酸修饰的硫化锌量子点为载体，通过表面印迹技术制备了量子点‑分子印迹聚合物荧光复合材料，并作为荧光传感器应用于牛血红蛋白的特异性识别和检测。该材料具有良好的分散性和荧光稳定性，对牛血红蛋白具有良好的选择性吸附能力，能快速达到吸附平衡，且荧光猝灭程度对牛血红蛋白的浓度有很好的线性关系。该制备方法还可拓展应用于其他蛋白质的分析检测，在生物传感、亲和分离、疾病诊断和食品分析等研究领域均具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物传感领域，特别涉及一种L-半胱氨酸修饰的硫化锌量子点的制备方法和一种硫化锌量子点表面印迹聚 合物的制备方法。

背景技术

量子点(Quantum Dots，QDs)是一种纳米结构的材料，也是一种零维的半导体纳米晶体或纳米微晶。这种纳米晶体半 导体，按照其元素组成，一般是由Ⅱ-Ⅵ(CdTe、CdSe等)，Ⅲ-Ⅴ(InP、GaN等)或Ⅳ-Ⅵ(PbSe等)元素组成的微球，直 径为1-12nm。当量子点尺寸减少到一定的临界值时(小于或者接近材料的激子波尔半径)，这些纳米颗粒会有不同的量子限域，它们的材料结构和性质将会从宏观向微观发生变化。量子点展现出来了引人注意的光学和电学特性，包括高量子产率、 大的斯托克斯位移、稳定的光学特征、宽的激发波长范围、发射波长由尺寸决定以及较窄的光谱带等。它在许多生物领域得 到了广泛应用，比如：生物领域(荧光标记及细胞成像)、分析领域(检测小分子化合物及蛋白大分子等)、能源领域(量子 点敏化太阳能电池)、传感器和光电器件等，具有极大的研究应用前景。

分子印迹技术(Molecularly Imprinting Technique，MIT)是指通过交联单体与给定模板分子之间的相互作用，在聚合物 基质的合成过程中形成与模板分子在大小、形状、功能基团上具有互补性能的印迹空穴，从而实现印迹聚合物对目标分子特 异识别与吸附的一项技术。利用分子印迹技术制备的对模板分子及其结构类似物在空间结构和结合位点完全匹配，具有特异 性识别和选择性吸附的高分子聚合物就称为分子印迹聚合物(Molecularly Imprinting Polymer，MIP)。

以量子点作为载体制备分子印迹聚合物时，聚合物会形成特殊的核-壳结构，当表面印迹聚合物层选择性的捕获模板分 子后，由于量子点和模板分子之间存在着电子能量转移，量子点的电荷传递到模板分子上，会导致量子点自身荧光猝灭。此 外，量子点的荧光猝灭程度与加入的模板分子浓度成比例，根据这一特征，将量子点和分子印迹技术联合，结合分子印迹技 术的高选择性与量子点荧光检测技术的高灵敏性，可制备分子印迹-量子点传感器，用于微量小分子化合物或生物大分子定 量分析分离。

本发明中，通过共沉淀法合成了硫化锌量子点，并使用L-半胱氨酸通过配体交换作用对量子点进行了表面修饰，以L- 半胱氨酸修饰后的量子点为印迹载体，采用表面印迹技术制备了量子点-分子印迹聚合物荧光复合材料，并作为目标分析物 的荧光人工受体应用于牛血红蛋白的检测分析。与传统的分子印迹聚合物相比，这种荧光人工受体不仅保留了传统分子印迹 聚合物的优点，将生物分子识别过程转换为光学信号分析；还展现了一些优异的新性能，包括分析过程简单快捷、响应时间 快、易去除模板分子以及更低的检测限等，具备作为一种荧光生化传感器特异识别和分析目标分析物的潜力。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备L-半胱氨酸修饰的硫化锌量子点及其表面印迹聚合物的方法，该方法合成的硫化锌量子 点粒径较小、尺寸均一，荧光强度高，具有良好的分散性和稳定性；TEM透射电镜图片分析表明，制备的L-半胱氨酸修饰 的硫化锌量子点粒径约为4nm，L-半胱氨酸修饰的硫化锌量子点表面印迹聚合物颗粒粒径约为6nm；制备的印迹聚合物对 牛血红蛋白具有很好的选择性吸附能力，能迅速达到吸附平衡，对牛血红蛋白的荧光响应快速，且荧光猝灭程度对牛血红蛋 白的浓度有很好的线性关系。