一种靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物分析技术领域，特别涉及一种靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点及其制备方法。
【背景技术】
[0002]与传统的有机荧光染料相比，量子点具有许多优异的光谱性能，在生物学、医学领域显示出了广阔的应用前景，尤其是近年来发展起来的近红外荧光量子点，对组织具有强的穿透力，特别适合于体内非侵入性可视化成像。同时，较长的荧光寿命可以与背景自发荧光寿命很好的分开，显著提高焚光寿命成像的信噪比。但是，在复杂的细胞环境中，量子点靶向识别细胞还是具有一定的难度。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明提供了一种靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点，所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点含有可靶向识别癌细胞的穿膜肽，可以实现对癌细胞的靶向识别，同时，所述量子点在近红外区覆盖范围广，且荧光寿命较长，适用于生物成像研究，尤其适用于活体成像研究。
[0004]第一方面，本发明提供了一种靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点，包括碲化镉/硫化镉量子点和用于识别癌细胞的穿膜肽，所述穿膜肽与所述碲化镉/硫化镉量子点通过配位作用连接，所述碲化镉/硫化镉量子点具有以碲化镉为内核，以硫化镉为外壳的核壳结构，所述内核的尺寸为I.8nm-2.2nm，所述外壳的厚度为1.5nm_2.5nm。
[0005]优选地，所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点的发射波长为620-750nm。
[0006]优选地，所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点的荧光寿命为30-160纳秒(ns) ο
[0007]优选地，所述硫化镉以晶格应变外延式生长的方式包覆在所述碲化镉的表面形成所述核壳结构。
[0008]所述硫化镉以晶格应变外延式生长的方式包覆在所述碲化镉的表面形成核壳结构，故形成的核壳结构为II型结构；对于II型碲化镉/硫化镉量子点(CdTe/CdS量子点)，随着硫化镉壳层厚度的增加，所述CdTe/CdS量子点出现荧光峰大幅度红移以及荧光寿命大幅度增加的现象。可以通过调节其壳层厚度来获得不同荧光寿命和不同发射波长的靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点。
[0009]优选地，所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点的发射波长为670nm，寿命为63±3ns。
[0010]优选地，所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点的发射波长为700nm，寿命为102±2ns。
[0011]优选地，所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点的发射波长为742nm，寿命为136± Ins。
[0012]优选地，所述穿膜肽还包括六组氨酸标签，所述穿膜肽通过所述六组氨酸标签与所述碲化镉/硫化镉量子点连接。
[0013]更优选地，所述穿膜肽通过所述六组氨酸标签与所述碲化镉/硫化镉量子点中的镉离子通过配位作用连接。
[0014]优选地，所述穿膜肽为用于识别MCF-7人体乳腺癌细胞的细胞穿膜肽CPP30。
[0015]更优选地，所述穿膜肽CP P 3 O的氨基酸序列为:PGfldtlvvlhrGPGGYRRTTPSYYRMYLR。其中，大写字母代表1-氨基酸；小写字母代表d-氨基酸。
[0016]更优选地，所述穿膜肽CPP30与所述六组氨酸标签(用Hi S6-tag表示)之间通过聚乙二醇(用PEG3表示)连接，聚乙二醇的聚合度为3。
[0017]所述穿膜肽可用CPP30-PEG3-(His6_tag)表示。
[0018]本发明第一方面提供的靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点，包括穿膜肽，该量子点可靶向识别癌细胞，有助于后续的荧光成像。同时，所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点的量子产率高，寿命较长，发射波长光谱较宽，抗光漂白，具有良好的生物医学应用价值。
[0019]第二方面，本发明提供了一种靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点的制备方法，包括以下步骤:
[0020]取粒径为1.8nm-2.2nm的碲化镉粉末溶于超纯水作为反应基液，所述反应基液中碲化镉的质量浓度为2g/L-3g/L，然后调节所述反应基液的pH值至10.5-11.5;
[0021 ] 将摩尔比为I: 2的镉源和巯基化合物溶于超纯水中配制成混合溶液B，所述混合溶液B中镉离子的摩尔浓度为0.05mol/L-0.lmol/L，然后在搅拌条件下，将所述混合溶液B缓慢加入到上述的反应基液中，在70°C下搅拌加热反应6h，实现硫化镉在所述碲化镉上的包覆，得到混合溶液C;
[0022]另取所述混合溶液B，将穿膜肽与所述混合溶液B混合形成混合溶液D;
[0023]将所述混合溶液C加热至800C，然后在搅拌条件下加入所述混合溶液D，反应温度为80-100°C，反应时间为l_3h，所述硫化镉在所述碲化镉上继续包覆得到碲化镉/硫化镉量子点，所述穿膜肽与所述碲化镉/硫化镉量子点通过配位作用连接，制得靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点，所述革E向近红外寿命可调晶格应变型量子点包括碲化镉/硫化镉量子点和用于识别癌细胞的穿膜肽，所述穿膜肽与所述碲化镉/硫化镉量子点通过配位作用连接，所述碲化镉/硫化镉量子点具有以碲化镉为内核，以硫化镉为外壳的核壳结构，所述内核的尺寸为1.8nm-2.2nm，所述外壳的厚度为1.5nm-2.5nm0
[0024]本发明在所述混合溶液B缓慢加入到所述的反应基液时，硫化镉在所述碲化镉内核上进行包覆，得到一定厚度的硫化镉外壳，然后继续加入穿膜肽与所述混合溶液B混合形成混合溶液D，硫化镉外壳的厚度继续增加，通过调控反应温度和反应时间，使最终制得的碲化镉/硫化镉量子点外壳的厚度在1.5nm-2.5nm范围内进行变化。
[0025]优选地，加入所述混合溶液D时，在搅拌条件下分三次在所述混合溶液C加入所述混合溶液D，每次加入的所述混合溶液D的体积均为2mL。
[0026]优选地，所述混合溶液D中所述穿膜肽的体积为10yL。
[0027]优选地，所述混合溶液D中，所述穿膜肽与所述混合溶液B中的巯基化合物的摩尔比为1:500。
[0028]优选地，所述碲化镉粉末的制备方法为:
[0029]将摩尔比为1:(1.6-2)的镉源和巯基化合物溶于超纯水中配制成混合溶液A，所述混合溶液A中镉离子的摩尔浓度为0.015mol/L-0.035mol/L，调节混合溶液A的pH值至10.5-11.5;然后在无氧环境下，向所述混合溶液A中注入新制的碲氢化钠或碲氢化钾溶液，在4-8°C反应16-24小时，经10000转/分高速离心、无水乙醇洗涤数次，然后真空干燥得到碲化镉粉末。
[0030]更优选地，所述新制碲氢化钠或碲氢化钾溶液的制备方法为:将摩尔比为(3-6):1的硼氢化钠或硼氢化钾和碲粉溶解于超纯水中，室温反应4-6.5小时，得到碲氢化钠或碲氢化钾溶液。
[0031]优选地，反应结束后，将制得的反应液经10000转/分高速离心、无水乙醇洗涤数次，然后真空干燥后得到所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点。
[0032]优选地，所述镉源为卤化镉(CdX2，X = Cl，Br，I)、醋酸镉(Cd(CH3COO)2)、硝酸镉(Cd(NO3)2)或硫酸镉(CdS04)。
[0033]优选地，所述巯基化合物为巯基乙酸或巯基丙酸(MPA)。
[0034]优选地，所述无氧环境包括真空状态或者保护性气体存在的环境;所述保护性气体包括氮气和惰性气体。
[0035]优选地，所述的搅拌方式包括磁力搅拌和电动搅拌。
[0036]优选地，所述搅拌速度为500-700r/min。
[0037]所述超纯水是指将水中的导电介质几乎全部去除，又将水中不离解的胶体物质、气体和有机物均去除至很低程度的水。
[0038]优选地，所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点的发射波长为620-750nm。
[0039]优选地，所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点的荧光寿命为30-160纳秒。
[0040]优选地，所述硫化镉以晶格应变外延式生长的方式包覆在所述碲化镉表面形成核壳结构。
[0041]优选地，所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点的发射波长为670nm，寿命为63±3ns。
[0042]优选地，所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点的发射波长为700mn，寿命为102±2nsD
[0043]优选地，所述靶向近红外寿命可调晶格应变型量子点的发射波长为742mn，寿命为136± lnsD
[0044]本发明优选地，所述穿膜肽还包括六组氨酸标签，所述穿膜肽通过所述六组氨酸标签与所述碲化镉/硫化镉量子点连接。
[0045]优选