Page 82 - 化学魔法师入门手册

上海大学附属中学校本课程 化学魔法师入门手册——创新实践篇

针主要是小分子有机荧光染料。但有机荧光分子稳定性较差，易被激发光分解，也可能
在体内降解，不适合长时间体内应用。而且有机荧光分子发射光谱较宽，和生物体内自

身荧光重叠较大，特异性不够好。随着纳米技术的发展，以半导体量子点为代表的新一
代纳米荧光探针以其优异的光学性能，比如荧光强、稳定性好、发射峰窄、光谱可调等，

成为近年来的研究热点，在生物成像、光治疗、药物/基因转运等生物医学领域有广泛
的应用。

半导体量子点是一般由第二副族和第六主族的元素（或第三副族和第五主族的元

素）组成的半导体纳米晶体。通过精确控制纳米晶体的尺寸（一般为几个纳米到十几个
纳米的粒径），可以获得由量子效应产生的独特光学性质。比如典型的硒化镉(CdSe)量

子点，可以通过控制其粒子尺寸，使其发出不同波长的荧光。但这类量子点因含有重金

属元素，在生物体内应用时存在重金属泄露的安全隐患。另一方面，CdSe 量子点的荧
光在水溶液中容易被淬灭，也阻止了它在生物体系中的直接应用。解决这两个问题的一

个办法是在 CdSe 量子点外面包裹一层硫化锌或二氧化硅的壳。除了这两个问题之外，
量子点应用到生物医学领域还有许多很多其他因素需要考虑。比如需要通过在量子点表

面修饰修饰小分子配体如巯基乙酸或聚乙二醇以改善在水溶液中的分散性和生物相容
性。而最重要的一个问题是，已经有研究数据显示，表面连接了不同分子之后，纳米粒

子在生物体系中的行为会有可能有很大的改变，比如从容易进入细胞变成不容易进入，

甚至不进细胞；进入细胞的方式有改变；进入细胞后滞留的位置(细胞质，溶酶体，线
粒体，甚至细胞核)有所改变。因此，有必要研究量子点表面修饰了不同分子后的生物

行为，这样才能让量子点在生物领域有更好的应用。目前这方面的研究还很初步，相关
研究大都是关注一种表面修饰的量子点，不能满足生物应用的要求。

为此我准备合成 CdSe/ZnS 量子点，并通过交换反应在其表面修饰 2-巯基乙胺,3-巯

基丙酸或聚乙二醇等多种分子，期望改善 CdSe/ZnS 量子点在生物体系的行为，使用在
细胞水平的荧光成像应用。

2. 实验方法
2.1 CdSe 量子点的合成
硒的前驱体的合成：称取 0.188 克硒粉和 20 毫升十八碳烯 ODE 加入三口烧瓶，搅

拌，加热到 100 度，保持 20 分钟，然后加热到 220 度，保持 3 小时，溶液变澄清。
镉的前驱体的合成：称取 0.0616 克 CdO，1.44 毫摩尔（0.5 毫升）的油酸 OA，20

毫升的 ODE 加入三口烧瓶中。氮气保护下搅拌，加热到 240 度。
量子点的合成：将镉的前驱体继续加热到 280 度，用注射器加入 8 毫升硒的前驱体。
从加入起计时，分别在 0.5，1，2，3，4，5，6，7，8 分钟时，用注射器取 0.1 毫升混

合溶液，加入放了 1 毫升乙醇的离心管中，观察到颜色从浅黄一直变化到深红色。8 分
钟停止反应后，三口瓶中深红色样品即为硒化镉量子点。

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