荧光假单胞菌合成CdSe量子点的方法研究文献综述

 2023-01-07 02:01

荧光假单胞菌合成CdSe量子点的方法研究

拟研究的问题：1.在查阅文献的基础上拟定实验方案，摸索荧光假单胞菌合成CdSe量子点的培养条件。

2.对合成量子点的条件包括荧光假单胞菌的培养时间、试剂的加入浓度等进行优化。

研究手段：采用生物合成量子点的方法培养荧光假单胞菌来合成CdSe量子点，对合成的量子点产物进行紫外光谱扫描、荧光光谱扫描，以特定发射波长处的荧光强度作为量子点合成产率的重要指标。

文献综述：纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1-100nm)或由它们作为基本单元构成的材料，大约相当于10~100个原子紧密排列在一起的尺度。从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下，即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。量子点是准零维的纳米材料，由少数的原子组成。粗略的说，量子点三个维度的尺寸都在100纳米以下，外观恰似一极小的点状物，其内部电子在各方向上的运动都受到局限，所以量子局限效应特别显著。量子点是在纳米尺度上的原子和分子的集合体，既可由一种半导体材料组成，如由II-VI族元素(如CdS、CdSe、CdTe、ZnSe等)或III-V族元素(如InP、InAs等)组成，也可以由两种或两种以上的半导体材料组成。

作为一种新颖的半导体纳米材料，量子点具有许多独特的纳米性质。如尺寸效应即量子点的粒径大小不同时其发出的光的颜色不同。另外量子点具有激发光谱较宽而发射光谱窄的特性，因此可以作为一种新型的荧光探针应用于众多领域。严拯宇[1]等用量子点荧光猝灭法测定中药饮片中的微量铜，田建袅[2]等人用CdS/CdSe量子点荧光猝灭法测定芹黄素.

相比于传统的无机染料，量子点的激发光谱较宽可以用同一种波长的光激发多种染料，为实际测量工作带来了便捷；同时量子点的荧光寿命较长可以对标记物进行长时间的观察。近年来，量子点的广泛应用使得其合成收到了越来越多的关注。目前，人们已成功制备出各种高发光性能的量子点，主要包括可见光区的量子点和近红外光区的量子点。

近十几年来，量子点的合成方法主要有物理合成法、化学合成法，其中化学合成法因其操作简单、量子点的合成产率较高而应用广泛。化学合成法又主要包括金属有机合成法和水相直接合成法。金属有机合成法是在高沸点的有机溶剂中通过前驱体热解制备量子点的方法，即将有机金属前驱体溶液注入250～300C的配体溶液中。前驱体在高温条件下立即热解并成核，晶核缓慢生长成量子点。通过配体的吸附作用阻滞晶体生长，并稳定存在于溶剂中。其中以CdSe 量子点合成为代表，一般采用CdO，Cd(OAc)2或CdCO3为镉源，首先在Ar 气保护及250 ～ 360 ℃ 下将CdO 或镉盐溶解在三正辛基氧膦( TOPO) 等溶剂中，再注入三辛基膦- 硒溶液( TOP-Se) ，即可在较低温度( 200 ～ 320 ℃) 下合成CdSe 量子点． 1993年Bawendi使用了金属有机合成法合成了CdE(E=S、Se、Te),其中着重介绍了CdSe的合成[3]。合成最开始将有机金属试剂快速加入热的相应溶剂中可瞬间得到均一的集聚体，经过在溶剂中缓慢的生长和退火之后其表面发生均匀的衍生化，即可得到规律性的核心结构。在提取纯化时可利用CdSe不溶于甲醇这一特点加入过量甲醇，离心后即可得到较纯的量子点产物。虽然金属有机合成法所得量子点质量较好，但其反应条件较为苛刻且许多所用反应试剂有毒，因此相比较而言，水相直接合成法更为绿色。1996 年，Ｒogach 等报道采用水相法成功合成了巯基乙醇和巯基甘油包覆的CdTe 量子点，具有较高发光效率[4]。

生物合成法相比于物理合成和化学合成具有绿色环保、反应条件温和、合成产物生物相容性好等优点，因此在近些年收到越来越多的关注。1989年，Nature首次报道了Dameron CT[5]等人用光滑念珠菌合成CdSe纳米晶。Science 杂志在1993年报道了Delong [6]等人在生物体内合成磁纳米晶（Fe3O4）。Ran Cui[7]等人提出了活细胞合成CdSe量子点的胞内过程，当Na2SeO3被添加到细胞悬浮液中时，SeO32-立即与GSH反应形成GSSeSG。GSSeSG是一个GSH相关酶的底物，通过GSH相关酶（硫氧还蛋白还原酶和谷胱甘肽还原酶）的催化,GSSeSG被还原产生低价硒。在硒化合物中，只有硒代半胱氨酸易与Cd(SG)2反应，在合适的时间加入Cd2 后便反应形成CdSe量子点。荧光假单胞菌属于假单胞菌属rRNA I群荧光DNA同源组，革兰氏阴性细菌，是一种较为普遍植物根系定植菌。该菌营养需求简单并且生化能力活跃，适宜作为量子点的培养载体，因此本实验拟定了用荧光假单胞菌来培养合成CdSe量子点。

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