半导体聚合物纳米颗粒的制备及荧光传感应用

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半导体共轭聚合物纳米颗粒(Semiconducting Conjugated Polymer Dots,Pdots)是一种新型的荧光纳米探针,近十多年来得到了研究者的广泛关注。我们把由高分子量的共轭聚合物制备的小尺寸的聚合物纳米颗粒称之为半导体聚合物纳米颗粒或聚合物量子点(Pdots)。这类材料已经被广泛的应用到生物传感、荧光成像、药物传输等领域。相比于传统有机荧光染料、无机半导体量子点,聚合物纳米颗粒表现出超高的荧光亮度、大的吸收截面、高的荧光量子产率以及超快的辐射跃迁速率等光学特性,其较好的生物相容性、胶体稳定性使其可以设计成高亮度和高稳定性的荧光探针。基于聚合物纳米颗粒的诸多荧光特性,我们把表面羧基化Pdots作为能量供体,通过选择合适的材料作为能量受体,建立了“Turn-on”型荧光传感体系,成功的对生物体内的酶和生物小分子的定量分析。  本研究主要内容包括:⑴利用在半导体聚合物纳米颗粒(Pdots)表面原位生成的二氧化锰纳米粒子,使 Pdots与 MnO2之间发生荧光共振能量转移,Pdots荧光被猝灭。基于Pdots-MnO2纳米复合物,当向体系中加入谷胱甘肽(GSH)以后,MnO2被还原成Mn2+,聚合物纳米颗粒-二氧化锰纳米复合物不复存在。体系荧光恢复,达到定量检测GSH的结果。在最优化的实验条件下,线性范围0.15~15μM,检测限为0.22μM(S/N=3),结果令人满意。⑵利用三价铈离子能使半导体聚合物纳米颗粒发生聚集,Pdots荧光被猝灭。在三磷酸腺苷(ATP)存在下,向体系中加入的碱性磷酸酶(ALP),将ATP水解生成磷酸根基团。游离的磷酸根与铈离子结合生成磷酸铈络合物,Pdots被解离出来,体系荧光恢复,从而达到检测碱性磷酸酶的目的。在最优化的实验条件下,线性范围0.5~4U/L,检测限0.015U/L。⑶基于HAuCl4在Pdots表面原位生成金纳米,金纳米可抑制Pdots的荧光。在硫代乙酰胆碱(ATCh)存在下,加入的乙酰胆碱酯酶(AChE)催化ATCh生成的硫代胆碱在Au-S作用下,与金纳米特异性结合。Pdots的荧光恢复,从而达到快速定量检测AChE活性的目的。在最优化的实验条件下,线性范围0.01~1U/mL,检测限0.0031 U/mL(S/N=3),结果令人满意。
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