CdSe/ZnS硒化鎘-硫化量子點在納米研究中的應用

 CdSe/ZnS硒化鎘-硫化量子點在納米研究中的應用

量子點諸多光學使其應用于標記、組織成像、識別等科學領域。量子點在生物標記中取得的使人員將其應用于納米的熒光成像研究。由于納米粒度尺寸小，組成材料和結構復雜，其評價方法 和分析技術手段與其原形存在差異。以體內分析中的色譜分析技術進行納米靶向效率、評價以及體內行為研究，不操作繁瑣，耗資，而且效率較低。熒光成像技術的為活體研究提供了的技術平臺和機遇。目前人們可以應用激光共聚焦顯微鏡和近紅外成像分別實現(xiàn)和活體水平的熒光信號檢測。而量子點具有熒光效率、抗光漂白能力等，將其與熒光成像的方法相結合，則能夠實時動態(tài)監(jiān)測納米在活體或體內的行為，并且響應速度快，便于長時間連續(xù)觀察。熒光量子點的應用有助于直觀、、準確地獲取納米在生物體內分布、轉運、釋放和機理等信息，為設計和開發(fā)用納米提供技術支持。


1、       量子點納米載體


   量子點的表面修飾技術已經比較，表面配體為巰基乙酸、 巰基乙胺或聚乙二醇（PEG）等聚合物的水溶性量子點能夠以靜電結合或共價結合的方式和分子偶聯(lián)，形成以量子點為載體的納米復合物，進而實現(xiàn)分子在或體內的熒光示蹤研究。


   量子點標記抗血壓卡托普利（Cap），分析其在小鼠體內的動力學和過程。他們利用Cap分子中巰基和量子點的配位作用，將脂溶性量子點表面的TOPO配體置換，形成QDs-Cap復合物。實驗結果顯示復合物也表現(xiàn)出和Cap 類似的降壓作用。活體成像的熒光信號顯示復合物終主要在、和脾臟蓄積。盡管起的是復合物還是Cap分子等問題尚需進一步驗證，但這一工作為小分子的體內研究提供了的思路。通過活體熒光成像的方法評價表皮因子（EGF）的靶向特性和體內動力學。將近紅外量子點和EGF共價相連，形成EGF-QDs納米熒光探針。小鼠尾靜注后，活體近紅外熒光成像顯示EGF-QDs具有 內流（約3 min）、（約60 min）和蓄積（1-6h）三個特定時相，24 h后 熒光下降基線水平。離體臟器的近紅外熒光和組織切片共聚焦顯微鏡分析也證實 其特異性蓄積特性。


   RNA干擾技術可以通過沉默來阻礙特定蛋白的，從而的效果。以量子點作為納米載體，將靶向F3多肽和siRNA分子同時標記在量子點表面，實現(xiàn)了siRNA的靶向運送和熒光示蹤。量子點作為siRNA載體，除起到熒光示蹤作用外，也得到的。他們在量子點表面修飾帶有叔胺結構的復合物，形成帶正電的“質子海綿”，從而可以和siRNA通過 靜電作用結合。實驗中通過熒光信號跟蹤復合物進入膜、內涵體中解離、釋放到質等復雜步驟。研究證實，應用該技術向MDA-MB-231內導入siRNA的效率是現(xiàn)有常規(guī)方法的1020倍，而則下降了56倍。


2、       納米載體的量子點標記


納米載體的是納米研究的一個組成部分。由于這類開發(fā)是針對理和基本明確的，通過載體或劑型的改進提的目的，因此風險小、見效快，是目前納米研究領域為活躍的一個方向。在生物標記的研究中，為了提量子點的標記靶向性和生物相容性，科研人員選擇多種生物材料作為包覆物制備成包裹量子點的脂質體、乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）納米球、聚 D,L-乳酸（PLA）納米球等（見表），為納米載體的量子點標記方法研究了基礎。

⑴ 脂質體


用表面為 TOPO 的脂溶性 CdSe/ZnS 量子點標記了兩性離子甘油-3-磷脂酰（DOPC）和陽離子1,2-二油酰-3-*銨基丙烷（DOTAP）小單層脂質體（圖A）。低溫透射電鏡（cryo-TEM）顯示量子點通過疏水作用自組裝嵌入到脂質體磷脂雙層膜內。通過共聚焦顯微鏡觀察到兩種脂質體可以結合在人上皮表面并被其內吞。進一步將脂質體注射到活體種植的人宮頸 T T 內，組織切片熒光表明陽離子 DOTAP 脂質體 T 的攝取和保留于 TDOPC 脂質體。另外一個工作以相似的手 段考察了不同磷脂組成脂質體的靶向性差異。 分別制備了磷脂膜量子點熒光標記的TDOTAP∶二豆冠酰磷脂酰 T （TDMPC）（25∶75）和 DOTAP∶二棕櫚酸磷脂酰乙醇胺（DPPE）-PEG2000∶DMPC（25∶0.5∶74.5）的陽離子小單層脂質體，進行 HEK293 標記研究。結果發(fā)現(xiàn)種脂質體幾秒鐘就被內吞進入質，而種則選擇 性的標記膜，共培養(yǎng) 1 h 后質中也沒有檢測出熒光。


在脂質體膜外表面共價連接量子點“熒光天線”的方法標記脂質體。先制備含有末端氨基修飾的PEG-二硬脂酰磷脂酰乙醇胺（NH2-PEG-DSPE）的阿霉素脂質體，然后選擇表面為羧基的水溶性CdSe/ZnS量子點作為熒光探針，HER2（人表皮因子受體2）作為靶向修飾分子，分別和NH2-PEG-DSPE的氨基共價連接，形成量子點標記脂質體（量子點ILs）（圖B）。共聚焦顯微鏡和流式檢測均證實該量子點ILs對HER2過度表達的SK-BR-3和MCF-7/HER2的靶向特性。種植裸鼠靜脈量子點ILs后，通過熒光成像觀察發(fā)現(xiàn)熒光信號主要分布在單核巨噬T和部位，T證實該體系具有活體靶向作用。


⑵殼聚糖納米球


量子點熒光標記殼聚糖納米載體方向的研究。他們利用水溶性無機納米材料和殼聚糖之間的靜電作用，制備了量子點（Gd-DTPA）熒光-磁性雙功能標記以及多色量子點標記的殼聚糖納米球。近該小組制備了量子點標記殼聚糖納米粒子作為HER2/neu siRNA的載體（圖C），并通過跟蹤量子點的熒光信號證實載體靶向傳送到SKBR3，用熒光素和聯(lián)分析驗證導入的siRNA的沉默效應。這種量子點熒光示蹤的方法將有助于為今后開發(fā)、篩選siRNA殼聚糖納米載體，研究其體內理特性。


⑶碳納米管


碳納米管（CNT）具有和尺寸一致等，對較小，在結構上表面積 大，能攜帶，并具有緩釋特性，是諸多納米載體中的一支秀。近來也有工作將CNT和量子點這兩種無機納米材料結合開發(fā)納米并應用于活體研究。


先用CdTe量子點共價標記反義寡核苷酸（ASODNs），并借助聚乙烯亞胺 （PEI）陽離子聚合電解質修飾羧基化的多壁碳納米管（MWNT），然后將ASODNs-量子點和功能化的MWNT以靜電作用方式結合，形成熒光標記的碳納米管（圖D）。實驗通過共聚焦熒光成像等手段比較了PEI修飾前后MWNT對HeLa的和ASODNs輸送效率，發(fā)現(xiàn)羧基化MWNT在經過聚合物修飾后降低，而核靶向傳送的效率提。


采用直接用量子點標記MWCNT的方法研究其在體內的轉運分布行為。他們將外壁表面羧基化的MWCNT和表面氨基修飾、發(fā)射波長為610 nm的CdSe/ZnS量子點偶聯(lián)生成MWCNTs-量子點納米載體。將MWCNTs-量子點皮下注射裸鼠背部和腹部，通過活體熒光監(jiān)測發(fā)現(xiàn)的熒光信號。進一步選擇發(fā)射波長長的近紅外 CdSeTe/ZnS量子點，以相同的方式標記MWCNT，并在空腔內裝載抗紫杉醇（圖E）。將該復合體系通過尾靜脈注射裸鼠體內，經過6天的，近紅外活體 成像發(fā)現(xiàn)、、胃和小腸部位顯示明亮熒光，表明CNT納米載體主要在這些臟 器分布蓄積，與通過ICP-MS測定組織內鎘元素含量的結果相吻合。


3、       納米釋放研究


   傳統(tǒng)考察納米生物體內釋放的方法主要是通過HPLC-MS等手段測定的總含 量，在實際工作中這類方法往往存在問題。例如，難以對游離和包封分別定量；在生物體內復雜背景下，對某些檢測響應差或痕量的定量也存在技術困難。前述的基于量子點熒光共振能量轉移（QDs-FRET）方法不在納米傳感器設計等領域得到了應用，近來在納米生物體釋放的研究中也取得一定的進展。


   在納米開發(fā)中，多聚物-核酸復合物用于運載的關鍵是在目標DNA能適時地從復合物中卸載，實現(xiàn)的轉移。這一過程控速步驟的機理闡釋一直是一個。借助QDs-FRET方法對這一問題進行研究。將質粒DNA（plasmidDNA）和殼聚糖載體分別標記量子點和Cy5染料，組成FRET的供受體對。在復合物未解離時，量子點和Cy5的距離很近，二者可以進行的FRET，造成Cy5熒光信號增。 隨著復合物中DNA的釋放，量子點和Cy5間FRET現(xiàn)象消失，導致量子點熒光增而Cy5信號 下降（圖11）?；诹孔狱c FRET信號可以靈敏地檢測復合物穩(wěn)定性的變化；借助激光共聚焦顯微鏡便可以實時獲取復合物在內攝取和DNA解離釋放信息。 通過圖像定量分析發(fā)現(xiàn)在溶體、漿及核三區(qū)室質粒DNA釋放符合一級動力學模型。該課題組通過相同的手段又比較了殼聚糖、聚乙烯亞胺、聚磷酸酯作為載體的解離動力學，獲取結果與實際轉染效率得到了的吻合。用FRET手段分析不同相對分子質量的殼聚糖-質粒DNA復合物的解離情況， 質粒DNA和聚合物載體分別用量子點和德克薩斯紅染料標記。實驗發(fā)現(xiàn)隨著殼聚糖摩爾質量增大，HEK29中德克薩斯紅標記殼聚糖的熒光逐漸下降，表明所形成復合物的解離程度加。另外用熒光光譜監(jiān)測復合物在pH 7.4和pH 5.0條件下熒光的變化情況，結果證實殼聚糖/DNA復合物的解離主要在酸性條件下發(fā)生。



雙FRET體系（Bi-FRETsystem）用于量子點裝載抗阿霉素（Dox）在內的釋放研究（圖12）。先將量子點表面包覆可以識別特異性前列腺膜抗原的A10 RNA核酸適體（Apt），然后和阿霉素溶液混合，使阿霉素內插核酸適 體的雙鏈，形成[QDs-Apt（Dox）]復合物。扦插作用形成量子點和阿霉素組成的供體-受體對以及阿霉素和核酸適體組成的供體-猝滅體對雙FRET體系，導致了復合物可逆性熒光自猝滅。復合物被前列腺識別和攝取后，隨著溫孵時間的延長，阿霉素從復合物中釋放，內量子點和阿霉素的熒光信號均上升，通過測定熒光信號變化，同時實現(xiàn)了定位和內阿霉素釋放檢測。


應該注意的是目前應用量子點FRET方法研究動態(tài)釋放的工作都局限在層次，活體研究尚未見報道，主要原因是量子點近紅外活體成像的應用還處于起步階段，諸如近紅外量子點體內性質和基于圖像信號的定量方法等問題的研究還需要。相信隨著近紅外量子點和近紅外成像技術的和，量子點FRET方法也在活體體內釋放研究中發(fā)揮作用。


西安瑞禧生物科技有限公司是的的納米靶向試劑及材料，2017年我公司實驗室開發(fā)熒光量子點系列產品（Fluorescent Quantum Dot），我們可以提供4種不同核殼型的熒光量子包括有：CdSe/ZnS硒化鎘-硫化鋅量子點 ，CdS/ZnS硫化鎘-硫化鋅熒光量子點，InP/ZnS磷化銦-硫化鋅熒光量子點，ZnSe/ZnS硒化鋅-硫化鋅熒光量子點四種。同時我們還提供不同表面配體的核殼型熒光量子點產品包括有：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基。我們的Fluorescentnanocrystals產品還包括脂溶性的和水溶性的，水溶性的是通過包裹一層聚乙二醇PEG而實現(xiàn)水溶性的，表面可以修飾氨基和羧基。

瑞禧生物經營以下四種核殼型的熒光量子點：


CdSe-ZnS quantum dots      硒化鎘-硫化鋅熒光量子點


CdS-ZnS quantum dots              硫化鎘-硫化鋅熒光量子點


InP-ZnS quantum dots          磷化銦-硫化鋅熒光量子點


ZnSe/ZnS quantum dots        硒化鋅-硫化鋅熒光量子點


【熒光量子點產品列表】：

四種油溶性CdSe/ZnS核殼熒光量子點（表面配體：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基）

二種PEG包裹水溶性CdSe/ZnS核殼熒光量子點 （表面配體：PEG 末端基團：NH2和COOH）

四種油溶性CdS/ZnS核殼熒光量子點（表面配體：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基）

二種PEG包裹水溶性CdS/ZnS核殼熒光量子點（表面配體：PEG 末端基團：NH2和COOH）

四種油溶性InP/ZnS核殼熒光量子點（表面配體：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基）

PEG包裹水溶性InP/ZnS核殼熒光量子點（表面配體：PEG 末端基團：NH2和COOH）

四種油溶性ZnSe/ZnS核殼熒光量子點（表面配體：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基）

二種PEG包裹水溶性ZnSe/ZnS核殼熒光量子點 （表面配體：PEG 末端基團：NH2和COOH）

【FluorescentQuantum Dot質量】：

QuantumYield： ＞50%

半峰寬FWHM：<25 nm

【熒光量子點應用】：

納米載體

納米熒光成像

納米光熱輔助質量

標記

活體生物成像

分子標記（熒光探針）

DNA標記和編碼

【文章關鍵詞】：

Fluorescent Quantum Dots 

熒光量子點

Fluorescent Nanocrystals  

熒光納米晶

CdSe-ZnS quantum dots  

硒化鎘-硫化鋅量子點

CdS-ZnS quantum dots

硫化鎘-硫化鋅熒光量子點

InP-ZnS quantum dots

磷化銦-硫化鋅熒光量子點

ZnSe-ZnS quantum dots

硒化鋅-硫化鋅熒光量子點

ZnSe/ZnS量子點

油溶性量子點ZnSe/ZnS

ZnSe量子點

ZnSe/ZnS

QDs

熒光量子點

Fluorescent Quantum Dots

InP/ZnS量子點

InP/ZnS Quantum Dots

CdS/ZnS量子點

油溶性CdS/ZnS QDs

CdSe/ZnS量子點

水溶性量子點

【詳細產品信息列表】：

四種油溶性CdSe/ZnS核殼熒光量子點：
 

（一）：

產品簡介：分散在甲苯溶液中油溶性的CdSe/ZnS核殼熒光量子點，表面基團為alkyl

Product name: CdSe/ZnS Core/Shell QuantumDot in Toluene

CdSeS/ZnS Fluorescent nanocrystals coatedwith alkyl surface ligand, in

Toluene(490nm-650nm)

Emisson tolerance: ±10 nm

FWHM（半峰寬）: 25-35 nm

Quantum yield(量子產率):  50%-90%

Surface group: alkyl

Concentreation：5mg/ml

Solvent: Toluene

Storage: 4-25℃ in the dark, Do not freeze ,12 months

（二）：

產品簡介：分散在甲苯溶液中油溶性的CdSe/ZnS核殼熒光量子點，表面基團為十八胺或油酸，Octadecylamine or Oleic acid二種任意選。

Product name: CdSe/ZnS Core/Shell QuantumDot in Toluene

CdSeS/ZnS Fluorescent nanocrystals coatedwith Oleic acid or Octadecylamine(490nm-650nm)

Emisson tolerance: ±10 nm

FWHM（半峰寬）: 25-35 nm

Quantum yield(量子產率):  50%-90%

Surface group: Octadecylamine or Oleic acid

Concentreation：5mg/ml

Solvent: Toluene

Storage: 4-25℃ in the dark, Do not freeze ,12 months

（三）：

產品簡介：分散在甲苯溶液中油溶性的CdSe/ZnS核殼熒光量子點，表面功能化活性基團為NH2-Amine functional ligands氨基。

Product name: CdSe/ZnS Core/Shell QuantumDot in Toluene

CdSeS/ZnS Fluorescent nanocrystals coatedwith amine surface ligand, in Toluene 490nm-650nm

Emisson tolerance: ±10 nm

FWHM（半峰寬）: 25-35 nm

Quantum yield(量子產率):  50%-90%

Surface group: Amine(NH2)

Concentreation：5mg/ml

Solvent: Toluene

Storage: 4-25℃ in the dark, Do not freeze ,12 months
 

（四）：

產品簡介：分散在甲苯溶液中油溶性的CdSe/ZnS核殼熒光量子點，表面功能化活性基團為COOH-Carboxy functional ligands羧基。

Product name: CdSe/ZnS Core/Shell QuantumDot in Toluene

CdSeS/ZnS Fluorescent nanocrystals coatedwith Carboxy surface ligand, in Toluene

Emisson tolerance: ±10 nm

FWHM（半峰寬）: 25-35 nm

Quantum yield(量子產率):  50%-90%

Surface group: Carboxy (COOH)

Concentreation：5mg/ml

Solvent: Toluene

Storage: 4-25℃ in the dark, Do not freeze ,12 months

二種水溶性CdSe/ZnS核殼熒光量子點：

（一）：

產品簡介：分散在水溶液中水溶性的CdSe/ZnS核殼熒光量子點，通過雙流見修飾上PEG，表面功能化活性基團為COOH-Carboxyfunctional ligands羧基。

Product name: CdSe/ZnS Core/Shell QuantumDot coated with PEG in water Carboxy functional

CdSeS/ZnS Fluorescent nanocrystals coatedwith PEG Carboxy functional, in water 500-600nm

Emisson tolerance: ±25 nm

FWHM（半峰寬）: 25-35 nm

Quantum yield(量子產率):  50%-90%

Surface group: Carboxy (COOH)

Concentreation：5mg/ml

Solvent: water

PEG Molecular Weight: 1000

Storage: 4-25℃ in the dark, Do not freeze ,12 months

（二）：

產品簡介：分散在水溶液中水溶性的CdSe/ZnS核殼熒光量子點，通過雙流見修飾上PEG，表面功能化活性基團為NH2-Aminefunctional ligands羧基。

Product name: CdSe/ZnS Core/Shell QuantumDot coated with PEG in water amine functional

CdSeS/ZnS Fluorescent nanocrystals coatedwith PEG amine functional, in water(500-600nm)

Emisson tolerance: ±25 nm

FWHM（半峰寬）: 25-35 nm

Quantum yield(量子產率):  50%-90%

Surface group: Amine (NH2)

Concentreation：5mg/ml

Solvent: water

PEG Molecular Weight: 1000

Storage: 4-25℃ in the dark, Do not freeze ,12 months

CdS/ZnS核殼型熒光量子點

（一）：

產品簡介：分散在甲苯溶液中油溶性的CdS-ZnS核殼熒光量子點，表面基團為alkyl

Product name: CdS-ZnS Core/Shell QuantumDot in Toluene

CdS/ZnS Fluorescent nanocrystals coatedwith alkyl surface ligand, in Toluene 500-640nm

Emisson tolerance: ±10 nm

FWHM（半峰寬）: 25-35 nm

Quantum yield(量子產率):  50%-90%

Surface group: alkyl

Concentreation：5mg/ml

Solvent: Toluene

Storage: 4-25℃ in the dark, Do not freeze ,12 months

（二）：

產品簡介：分散在甲苯溶液中油溶性的CdS/ZnS核殼熒光量子點，表面基團為十八胺或油酸，Octadecylamine or Oleic acid二種任意選。

Product name: CdS/ZnS Core/Shell QuantumDot in Toluene

CdS/ZnS Fluorescent nanocrystals coatedwith Oleic acid or Octadecylamine 500-640nm

Emisson tolerance: ±10 nm

FWHM（半峰寬）: 25-35 nm

Quantum yield(量子產率):  50%-90%

Surface group: Octadecylamine or Oleic acid

Concentreation：5mg/ml

Solvent: Toluene

Storage: 4-25℃ in the dark, Do not freeze ,12 months

（三）：

產品簡介：分散在甲苯溶液中油溶性的CdS/ZnS核殼熒光量子點，表面功能化活性基團為NH2-Amine functional ligands氨基。

Product name: CdS/ZnS Core/Shell QuantumDot in Toluene

CdS/ZnS Fluorescent nanocrystals coatedwith amine surface ligand, in Toluene 500-640nm

Emisson tolerance: ±10 nm

FWHM（半峰寬）: 25-35 nm

Quantum yield(量子產率):  50%-90%

Surface group: Amine(NH2)

Concentreation：5mg/ml

Solvent: Toluene

Storage: 4-25℃ in the dark, Do not freeze ,12 months

（四）：

產品簡介：分散在甲苯溶液中油溶性的CdS/ZnS核殼熒光量子點，表面功能化活性基團為COOH-Carboxy functional ligands羧基。

Product name: CdS/ZnS Core/Shell QuantumDot in Toluene

CdS/ZnS Fluorescent nanocrystals coatedwith Carboxy surface ligand, in Toluene  500-640nm

Emisson tolerance: ±10 nm

FWHM（半峰寬）: 25-35 nm

Quantum yield(量子產率):  50%-90%

Surface group: Carboxy (COOH)

Concentreation：5mg/ml

Solvent: Toluene

Storage: 4-25℃ in the dark, Do not freeze ,12 months

二種水溶性CdS/ZnS核殼熒光量子點：

（一）：

產品簡介：分散在水溶液中水溶性的CdS/ZnS核殼熒光量子點，通過雙流見修飾上PEG，表面功能化活性基團為COOH-Carboxyfunctional ligands羧基。

Product name: CdS/ZnS Core/Shell QuantumDot coated with PEG in water Carboxy functional

CdS/ZnS Fluorescent nanocrystals coatedwith PEG Carboxy functional, in water 500-640nm

Emisson tolerance: ±25 nm

FWHM（半峰寬）: 25-35 nm

Quantum yield(量子產率):  50%-90%

Surface group: Carboxy (COOH)

Concentreation：5mg/ml

Solvent: water

PEG Molecular Weight: 1000

Storage: 4-25℃ in the dark, Do not freeze ,12 months


 （二）：

產品簡介：分散在水溶液中水溶性的CdS/ZnS核殼熒光量子點，通過雙流見修飾上PEG，表面功能化活性基團為NH2-Aminefunctional ligands羧基。

Product name: CdS/ZnS Core/Shell QuantumDot coated with PEG in water amine functional

CdS/ZnS Fluorescent nanocrystals coatedwith PEG amine functional, in water 500-640nm

Emisson tolerance: ±25 nm

FWHM（半峰寬）: 25-35 nm

Quantum yield(量子產率):  50%-90%

Surface group: Amine (NH2)

Concentreation：5mg/ml

Solvent: water

PEG Molecular Weight: 1000

Storage: 4-25℃ in the dark, Do not freeze ,12 months


 我公司還提供四種油溶性InP-ZnS核殼熒光量子點和二種PEG包裹的水溶性的InP-ZnS核殼熒光量子點。