量子点与生物大分子复合材料的构建及性能研究
由于具有独特的光电性能、磁性性能和化学性能等特性，量子点在生物传感、荧光标记、光学成像、磁共振成像、细胞分离、疾病诊断等生物医学领域有着十分广阔的应用前景。明胶是一种蛋白质类生物大分子材料，具有良好的生物相容性、可生物降解性等优点，在临床医学、药物缓释和药物载体等医用领域中具有十分重要的应用价值。值得注意的是，明胶还具有对温度刺激响应的溶胶凝胶转变性能。
基于量子点和明胶生物大分子的性能特点，已有研究者开展了将量子点与明胶结合应用方面的研究工作，但这些工作集中于将明胶作为稳定剂或是包裹剂，以达到改善量子点光学性能的目的，或是降低量子点对生物体的细胞和组织的毒性作用。然而，对于量子点与明胶复合体系可能存在的温度刺激响应溶胶凝胶转变性能并没有引起研究者的关注。因此，本研究采用不同方法制备量子点与明胶复合材料，使复合材料既能够保持量子点的荧光性能，又能够具有温度刺激响应的溶胶凝胶转变性能。
本工作首先以巯基乙酸为稳定剂，在温和的反应条件下制备水溶性的硫化镉量子点。该硫化镉量子点制备方法操作简单易行，实验重复性能好。测试结果表明，所制备的硫化镉量子点为立方晶系闪锌矿结构，在水相中分散良好，量子点粒径大小为5.2nm，并在390nm左右出现明显的紫外可见吸收峰，在570nm波长处出现明显的荧光发射峰。
我们在温和的条件下和水溶液体系中制备了水溶性硫化镉量子点与明胶复合体系，该复合体系既能够保持量子点的荧光性能，又具有温度刺激响应的溶胶凝胶转变性能。测试结果表明，硫化镉量子点在复合体系中分散良好，平均粒径为5.0 nm左右;复合体系的荧光稳定性能比单纯的硫化镉量子点体系更稳定，在室温条件下可见光照射15天后的荧光强度仍具有初始荧光强度的80％左右;该复合体系具有温度敏感性，能够对温度刺激响应而发生溶胶凝胶转变，并且随着温度的变化，该复合体系的溶胶．凝胶转变是可逆的;复合体系形成的凝胶在室温时能够稳定存在于水体系中，升高温度后转变成溶胶又能够很好的分散于水体系中。
最后，本工作采用原位复合法，直接采用明胶作为稳定剂，制备了硫化镉量子点与明胶复合体系。对原位法制备的复合体系进行表征结果表明，复合体系中硫化镉量子点分散良好，平均粒径为5.0 nm;复合体系在410nm波长出现明显的紫外可见吸收峰，576 nm处出现明显的荧光发射峰;原位法制备的复合体系也能够对温度刺激响应而发生溶胶凝胶可逆转变，该复合体系形成的凝胶在室温时能够稳定存在于水体系中，升高温度后转变成溶胶又能够很好的分散于水体系中，并且依然保持量子点的荧光性能。
本工作构建的量子点与明胶复合体系将为量子点与生物大分子材料的结合应用研究，以及量子点在生物医学领域的应用研究等方面提供新的思路和方法，并且该复合体系将在生物荧光标记、光学成像、细胞分离、疾病诊断等生物医学领域具有十分重要的应用价值和广阔的应用前景。
量子点;硫化镉;生物大分子;明胶;溶胶凝胶转变;复合材料;生物相容性
武汉理工大学
硕士
材料物理与化学
王艺峰
2013
中文
TB332;TB347
64
2013-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）