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CdSe量子點-脂質體的制備與表征

量子點(Quantumdot,QD)又可稱為半導體納米晶體(Semiconductornanocrystal),是一種由Ⅱ2Ⅵ族或Ⅲ2Ⅴ族元素組成的納米顆粒。目前研究較多的主要是CdX(X=S,Se,Te)。尤其是直徑范圍在1.5～8nm的CdSe半導體量子點顯示了強的可調諧的光致發光性質,即量子尺寸效應(Quantumsizeeffect)。由于其在生物醫學中有著潛在的應用前景,而受到越來越多的關注和重視。在CdSe量子點眾多的應用研究中,生 物標記更為引人矚目。傳統的有機染料具有窄的激發光譜,寬的發射譜帶,很難實現單一波長同時激發幾種染料。然而,CdSe量子點具有寬的激發譜帶和窄的、對稱的發射譜帶,尺寸可調諧的光致發光效應,可涵蓋整個可見光區。CdSe量子點的這種性質允許使用單一波長同時激發多種不同粒徑的納米粒子,更能促進多生物靶向標識的實現。另外,CdSe量子點還具有高的光化學穩 定性,能夠有效地避免化學降解和光降解。然而,高效發光CdSe量子點通常采用有機配體作包覆劑,在疏水的有機溶劑中合成得到,例如三辛基膦和三辛基氧化膦(TOP/TOPO),限制了CdSe量子點在生物領域里的應用。為了實現從有機相到具有生物相容性的水相的轉移,研究人員開展了大量的研究工作。例如,用雙親聚合物[8] 或巰基羧 酸[6]進行表面配體交換,或者是用水溶性的脂質體,硅微球對CdSe量子點進行包覆。本文 選用生物相容性的雙親分子磷脂,采用脂質體的制備方法成功地將在有機相中制備的量子點轉移到水相中。

1、操作方法

分別將磷脂混合物(V(卵磷脂)∶V(磷脂酰乙醇胺)∶V(膽固醇)∶V(聚乙二醇)=8∶1∶6∶1)和一定體積的CdSe量子點溶解在氯仿中,50℃下60rpm減壓蒸發,在圓底燒瓶的底部形成一均勻的薄膜,加入10mL超純水,超聲三次得到光學澄清的CdSe2脂質體懸浮液。通過聚碳酯纖維膜(孔徑220nm)過濾得到尺寸均勻的CdSe2脂質體復合體(CdSe2LiP)。

2、結果

   圖1是單獨CdSe量子點和CdSe2Lip的TEM照片。從圖1(a)可以看出制備的CdSe核量子點為球形,具有良好的單分散性,粒徑約為3nm。圖1(b)是CdSe2LiP的TEM電鏡照片,平均尺寸大約20nm。圖1(b)清楚地顯示了CdSe量子點(暗點)被誘捕在脂質體之中。脂質體在水相中作為一種膠態的聚集體包含一連續的磷脂雙分子層,磷脂分子兩條長的烷基鏈提供了一個疏水平臺,很容易固定有機配體包覆的CdSe納米粒子。另外,膽固醇還能夠進入磷脂雙分子層中,改善脂質體的性能,增強脂質體的誘捕能力。

圖1 CdSe核量子點(a)和負染QDs2Lip復合體(b)的 TEM照片

為了研究發光量子點在脂質體中發光強度的變化,我們對CdSe2LiP進行了熒光Mapping研 究,如圖2所示(見彩頁1)。光學照片(圖2(a))的獲得是將CdSe2LiP樣品直接沉積在單晶硅片上,在其表面形成分散的脂質體膜。選取0.25μm×0.25μm典型區域進行熒光Mapping成像研究。圖2(b)是二維熒光映射圖像在三維空間擴展的強度分布圖。圖中右則柱狀圖顏色的變化反應了發光強度的變化,熒光Mapping圖中熒光圖連續的不同顏色的變化反應了量子點發光強度的改變。由圖中不同QDs2Lip復合體熒光Mapping圖像可見,大部分量子點都很好地被包覆進脂質體中,并較好地保持了量子點的發光特性。這一結果進一步證實了疏水的CdSe量子點被成功地從有機溶劑轉移到了生物相容性的水相中。CdSe量子點和QDs2Lip復合體以及量子點在巰 基乙酸溶液中的發射光譜見圖3。由圖可清楚看出,QDs2Lip復合體保持了CdSe量子點的發射效率。作為比較,還給出了由巰基乙酸通過表面配體交換實現有機相CdSe到水相的轉移后的發射光譜(圖3(c))。相比巰基乙酸包覆的CdSe的發射效率,脂質體包覆的CdSe的發光效率明顯增強。

圖4(見彩頁1)給出了用脂質體方法誘捕TOPO包覆的CdSe的納米粒子進入混合磷脂PE 和PC的雙分子鏈疏水區的示意圖。由于量子點表面的TOPO配體具有疏水性,將量子點PE和PC分子的混合磷脂混合時,混合磷脂PE和PC 的雙分子鏈疏水區將圍繞CdSe量子點自組裝成親水區向外的磷脂囊泡,實現了量子點自油相到水相的相轉移。

我們認為QDs2Lip復合體高的發射效率可能歸因于脂質體比巰基乙酸具有更好的屏蔽作用,能夠有效地阻止水分子對CdSe量子點的熒光猝滅。利用脂質體方法實現CdSe量子點相轉移,是借助了磷脂的雙分子鏈與CdSe表面的TOPO配體之間的疏水相互作用而實現的,在CdSe的第一配體層外部形成第二配體層,保留了CdSe核量子點的存在環境,如相轉移示意圖所示。然而,利用巰基化合物實現相轉移,則難以避免在配體競爭過程中水分子對CdSe量子點表面激子的猝滅作用。

為了測定CdSe2LiP復合體的發光穩定性,將其貯存在4℃下,2個月后沒有發現明顯的沉淀。我們認為CdSe2LiP復合體具有良好的穩定性得益于體系中的聚乙二醇分子,聚乙二醇分子的長鏈環繞在脂質體的外圍形成了穩定的聚合物殼,從而起到保護脂質體的作用。

西安瑞禧生物科技有限公司可以提供各種合成磷脂和天然磷脂用于脂質體制作。

包含：

DMPA，二肉豆蔻酰基磷脂酸，CAS號：80724-31-8       

DPPA，  二棕櫚?；字?，    CAS號：71065-87-7    

DSPA，  二硬脂酰基磷脂酸，    CAS號：108321-18-2      

DLPG，  二月桂酰磷脂酰甘油   CAS號：73548-69-3   

DMPG，二肉豆蔻酰磷脂酰甘油 CAS號：200880-40-6      

DPPG，  二棕櫚酰磷脂酰甘油    CAS號：200880-41-7        

DSPG，  二硬脂酰磷脂酰甘油    CAS號：124011-52-5        

DPPS，  二棕櫚酰基磷脂酰絲氨酸    CAS號：145849-32-7  

DLPE，  二月桂?；字Ｒ掖及?/span>    CAS號：42436-56-6    

DMPE，二肉豆蔻?；字Ｒ掖及?/span>CAS號：998-07-2       

DOPE，二油?；字Ｒ掖及?/span>       CAS號：4004-05-1      

DPPE，  二棕櫚?；字Ｒ掖及?/span>    CAS號：923-61-5       

DSPE，  二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺    CAS號：1069-79-0     

DLPC，  二月桂?；蚜字?/span>             CAS號：18194-25-7    

DAPC，二花生酰基磷脂酰膽堿       CAS號：61596-53-0   

DMPC，二肉豆蔻酰磷脂酰膽堿       CAS號：18194-24-6    

DOPC，二油?；字Ｄ憠A           CAS號：4235-95-4   

DPPC，  二棕櫚酸磷脂酰膽堿           CAS號：63-89-8     

DSPC，  二硬脂酰磷脂酰膽堿           CAS號：816-94-4       

DSPE-PEG2000    二硬脂?；字Ｒ掖及?/span>-聚乙二醇      

POPC     1-棕櫚酰基-2-油?；蚜字?/span>      CAS號：26853-31-6  

DOTAP    

DSPE-PEI      二硬脂?；字Ｒ掖及?/span>-聚苯乙烯亞胺        

DOPE-SS-mPEG2000                         

PEG磷脂：

DSPE-PEG2000-NH2             

DSPE-PEG2000-MAL              

DSPE-PEG2000-NHS               

DSPE-PEG2000-Biotin          

DSPE-PEG2000-COOH            

DSPE-PEG2000-Folate               

DSPE-PEG2000-SH                 

DSPE-PEG2000-CY5                 

DSPE-PE2000-FITC                 

DSPE-PEG2000-Galactose          

DSPE-PEG2000-RGD               

DPPE-PEG2000-NH2                 

DMPE-PEG5000-COOH           

DMPE-PEG5000-NHS               

DMPE-PEG5000-NH2               

DMPE-PEG5000-COOH       

瑞禧生物從產品種類及技術特點方面可以提供十分廣泛的PEG磷脂產品，這些產品均產于西安瑞禧生物實驗室。

1：常規基團  DSPE-PEG-X （常規基團NH2/MAL/COOH）

2：熒光基團 DSPE-PEG-X （熒光基團FITC/RB/CY3/CY5/NBD/6-FAM/6-TAMRA）

3：靶向分子  DSPE-PEG-X （靶向分子 Folate/Galactose/RGD/Chol/Chitosan/Dextran）

4：點擊化學  DSPE-PEG-X (點擊化學 N3/DBCO/Tetrazine/TCO/Alkyne)

5：聚合物類 DSPE-PEG-X （聚合物類PCL/PLGA/PLA/PEI/PAMAM）

6：納米材料 DSPE-PEG-Au  我們能提供納米金粒徑為10-100nm產品（納米金/棒）

7：小分子PEG類 DSPE-PEG(2-12)-X (PEG的個數從2-12個不等，單分散的PEG磷脂)

8：雙硫鍵產品 DSPE-SS-PEG-X

以上DSPE還可以替換成DPPE/DOPE/DMPE/DLPE，PEG分子量550-10000不等。

我公司銷售的熒光量子點包括以下：

西安瑞禧生物科技有限公司是國內的知名的納米靶向試劑及材料供應商，2017年我公司實驗室新開發上市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，水溶性的是通過外圍包裹一層聚乙二醇PEG而實現水溶性的，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）

二種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】：

1.      量子產率Quantum Yield： ＞50%

2.      半峰寬FWHM：<25 nm

【熒光量子點應用】：

1.      納米藥物載體

2.      納米藥物熒光成像

3.      腫瘤納米光熱輔助質量

4.      細胞標記

5.      活體生物成像

6.      分子標記（熒光探針）

7.      DNA標記和編碼