pH敏感的PEG修飾CdTe量子點(diǎn)的合成與表征

黃偲偲，王振秋，趙子明

（徐州醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，江蘇徐州221004）

pH敏感的PEG修飾CdTe量子點(diǎn)的合成與表征

黃偲偲，王振秋，趙子明＊

（徐州醫(yī)科大學(xué)藥學(xué)院，江蘇徐州221004）

以巰基乙酰肼（TGH）為穩(wěn)定劑，PEG為表面修飾劑，采用水相合成法制備具有pH敏感性的PEG修飾CdTe量子點(diǎn)。結(jié)果表明TGH用量、回流時(shí)間、反應(yīng)pH值對(duì)CdTe量子點(diǎn)的熒光特性有顯著影響；紅外圖譜證明PEG與CdTe以腙鍵結(jié)合。PEG修飾的CdTe量子點(diǎn)，具有良好的熒光性質(zhì)。

CdTe；量子點(diǎn)；PEG；pH敏感性

近年來(lái)，量子點(diǎn)（Quantum dots,QDs）因其獨(dú)特的熒光特性而作為熒光探針被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)領(lǐng)域，作為活體細(xì)胞成像、蛋白質(zhì)跟蹤監(jiān)測(cè)、DNA分析、疾病診斷等領(lǐng)域[1-3]。然而普通量子點(diǎn)在正常組織無(wú)選擇性的攝取和潛在的毒副作用，限制了其在臨床上的應(yīng)用[4]。

本課題采用對(duì)腫瘤微酸性pH敏感的酰腙鍵作為PEG與量子點(diǎn)的連接鍵，PEG鏈可增加量子點(diǎn)的水溶性和穩(wěn)定性，而酰腙鍵在腫瘤微環(huán)境斷裂可實(shí)現(xiàn)該量子點(diǎn)對(duì)腫瘤細(xì)胞選擇性的標(biāo)記，降低對(duì)正常細(xì)胞的毒副作用，在腫瘤診斷、監(jiān)測(cè)和治療上發(fā)揮更好的作用。

1 儀器與試劑

碲粉，巰基乙酸乙酯（AR，上海晶純?cè)噭┯邢薰荆?；硼氫化鈉（NaBH4），氯化鎘（AR，上海展云化工有限公司）；水合肼（CP，西隴化工股份有限公司）；單甲氧基聚乙二醇（MPEG）2000醛（廈門賽諾邦格生物科技股份有限公司）；其余試劑為分析純。

FTIR-8400S傅立葉變換紅外光譜儀（日本島津）；FL4600型熒光分光光度計(jì)（日本島津）；380ZLS納米粒度測(cè)定儀（美國(guó)PSS）。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 PEG修飾的碲化鎘量子點(diǎn)的制備

稱取0.051g碲粉和0.038gNaBH4置于反應(yīng)瓶中，橡皮塞封口，塞上插針頭排氣，注入2mL無(wú)水乙醇、1mL水，室溫?cái)嚢?h至微粉色，得碲氫化鈉混懸液。

取3mL巰基乙酸乙酯和4mL 80%水合肼置于反應(yīng)瓶中，120℃回流攪拌反應(yīng)4h，90℃旋轉(zhuǎn)蒸干，得巰基乙酰肼（TGH）。

將0.137g氯化鎘溶于100mL水，氮?dú)獗Ｗo(hù)下與巰基乙酰肼攪拌混合，氫氧化鈉調(diào)pH至9，加碲氫化鈉溶液，100℃回流攪拌2h，得碲化鎘（CdTe）量子點(diǎn)溶膠。冷至室溫，向CdTe溶膠中加入MPEG2K醛（2g），室溫避光攪拌反應(yīng)12h，12000r/min離心10min，將沉淀再分散于水中得PEG修飾的CdTe（PEG-CdTe）量子點(diǎn)。

2.2 PEG修飾的碲化鎘量子點(diǎn)的表征

紅外光譜儀測(cè)定CdTe與PEG-CdTe的紅外光譜。凍干的固體樣品與KBr粉末混勻、研磨、壓片后測(cè)試。

CdTe量子點(diǎn)溶液熒光光譜掃描：激發(fā)波長(zhǎng)λex=400nm，狹縫寬度5nm，范圍200～800nm。

3 結(jié)果與討論

3.1 PEG修飾的碲化鎘量子點(diǎn)的制備

在巰基配體穩(wěn)定的體系中，改變穩(wěn)定劑與鎘離子摩爾比對(duì)CdTe的生長(zhǎng)有直接的作用[5]。當(dāng)TGH、鎘的摩爾比為2∶1和3∶1時(shí)，制備中出現(xiàn)沉淀。當(dāng)摩爾比大于4∶1時(shí)，制備的QDs均較穩(wěn)定，且熒光強(qiáng)度不隨摩爾比增加有明顯變化。這可能是由于TGH與鎘離子絡(luò)合形成一種空間位阻較大的五元環(huán)結(jié)構(gòu)[6]，造成CdTe表面結(jié)構(gòu)不完善、抗氧化能力差、易沉淀。因此，需較多TGH彌補(bǔ)表面缺陷。最終確定TGH與鎘摩爾比為4∶1。

本研究以TGH作穩(wěn)定劑，其酰肼基解離時(shí)荷正電，反應(yīng)pH值與巰基乙酸保護(hù)的CdTe量子點(diǎn)不同。分別調(diào)節(jié)反應(yīng)液pH值為8、9、10、11，檢測(cè)QDs的生長(zhǎng)過(guò)程。由圖1可知，pH=9時(shí)QDs的熒光強(qiáng)度最高，并保持穩(wěn)定。而當(dāng)pH進(jìn)一步降低至8時(shí)會(huì)產(chǎn)生沉淀，熒光消失。表明pH=9時(shí)，TGH的酰肼部分荷正電，量子點(diǎn)不易團(tuán)聚；同時(shí)不會(huì)使TGH分子間排斥力過(guò)強(qiáng)，影響量子點(diǎn)的穩(wěn)定性。

圖1 不同pH值下CdTe量子點(diǎn)熒光譜圖

圖2為回流不同時(shí)間的TGH-CdTe量子點(diǎn)的熒光發(fā)射圖譜。隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)，QDs發(fā)射峰紅移，說(shuō)明粒子逐漸長(zhǎng)大。QDs的熒光強(qiáng)度也隨反應(yīng)時(shí)間增強(qiáng)，但2h后熒光強(qiáng)度呈下降趨勢(shì)。因此回流時(shí)間定為2h。

圖2 不同時(shí)間點(diǎn)量子點(diǎn)熒光譜圖

3.2 PEG修飾的碲化鎘量子點(diǎn)的表征

圖3為TGH-CdTe與PEG-CdTe的紅外光譜圖。TGH-CdTe圖譜中S-H峰（2550～2600cm-1）消失，1620cm-1的峰為酰肼上酰胺鍵的特征峰，表明TGH以巰基與CdTe結(jié)合。PEG-CdTe與TGH-CdTe相比，3100cm-1處的氨基峰消失，2880cm-1處增加了PEG的亞甲基峰，1650cm-1處增加了腙鍵的C=N峰，1120cm-1處增加了PEG的C-O-C峰，表明PEG以腙鍵與CdTe表面的巰基乙酰肼連接。

圖3 紅外光譜圖

4 結(jié)論

本研究采用水相合成法制備了以TGH為穩(wěn)定劑CdTe量子點(diǎn)，并將PEG與量子點(diǎn)以酰腙鍵連接，形成pH敏感的PEG修飾CdTe量子點(diǎn)，表現(xiàn)出良好的熒光性質(zhì)。此新型量子點(diǎn)有望特異性標(biāo)記腫瘤細(xì)胞 ，將在腫瘤診斷、監(jiān)測(cè)和治療上具有良好的應(yīng)用前景。

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The Synthesis and Characterization of PEG modified CdTe Quantum Dot with pH Sensitivity

Huang Si-si,Wang Zhen-qiu,Zhao Zi-ming*
(Departmentof Pharmacy,Xuzhou Medical University,Jiangsu Xuzhou 221004)

Objective:To prepare novel CdTe quantum dots (QDs) with pH sensitivity by water-phase synthesis.Methods:CdTe QDs were synthesized in water using thioglycolic hydrazine (TGH) as the stabilizer and PEG as surface modifier.Results:The amount of TGH,the reflux time,and the pH of reaction system were found to have appreciable impactson the fluorescence property of CdTe QDs.FTIR confirmed that PEG combined CdTe by hydrazine bonds.Conclusion:PEG-modified CdTe QDs with stable fluorescent properties were synthesized successfully.

CdTe;Quantum dots;PEG;pH sensitivity

O657.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

2096-0387（2017）06-0035-03

黃偲偲（1996—），女，江蘇蘇州人，本科在讀，研究方向：藥劑學(xué)。

趙子明（1980—），男，江蘇徐州人，博士，副教授，研究方向：納米遞藥系統(tǒng)。