表面修饰的ZnS：Mn量子点的发光性质及其对生物分子的检测

第３４卷第４期　发　光　学　报　ＣＨＩＮＥＳＥ　ＪＯＵＲＮＡＬ　ｏＦ　ＬＵＭＩＮＥＳＣＥＮＣＥ　Ｖｏ１．３４　Ｎｏ．４　Ａｐｒ．，２０１３　２０１３年４月　文章编号：１０００－７０３２（２０１３）０４－０４２１－０６　表面修饰的ＺｎＳ：ｎｎ量子点的　发光性质及其对生物分子的检测　杜鸿延　，魏志鹏　，李　霜　，楚学影　，　方　铉　，方　芳　，李金华　，陈新影　，王晓华　（１．长春理工大学理学院，吉林长春１３００２２；　２．长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室，吉林长春１３００２２）　摘要：采用水热法制备了ＺｎＳ：Ｍｎ量子点，探讨了掺杂离子浓度对ＺｎＳ：Ｍｎ量子点的晶体结构和发光性质的　影响。通过荧光光谱对样品进行表征。结果表明：掺杂离子的摩尔分数达到２％时，ＺｎＳ：Ｍｎ量子点在５９５　ｎｍ　附近的发光最强；继续增加掺杂浓度反而出现荧光猝灭的现象。本文还研究了表面修饰对量子点形貌和发　光性质的影响。通过透射电子显微镜（ＴＥＭ）观察样品的形貌，发现经过３．巯基丙酸（ＭＰＡ）修饰后的样品表　面团聚现象得到改善，并且尺寸单一、单分散性较好，平均粒径约为５　ｎｍ。经过修饰后的样品减少了表面非　辐射性缺陷中心，使掺杂Ｍｎ　所引起的５９５　ｎｍ附近的发射峰强度增大。将ＭＰＡ修饰后的ＺｎＳ：Ｍｎ量子点与　牛血清白蛋白（ＢＳＡ）分子进行生物偶联，并利用ＢＣＡ法对偶联上的蛋白含量进行定量检测，结果显示经过修　饰后的量子点偶联蛋白的能力更强。　关键词：ＺｎＳ：Ｍｎ；表面修饰；发光；ＢＣＡ法检测　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３７８８／ｆｇｘｂ２０１３３４０４．０４２１　中图分类号：Ｏ６１４　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｍｏｄｉｉｅｄ　ｆＺｎＳ：Ｍｎ　Ｑｕａｎｔｕｍ　Ｄｏｔ　ａｎｄ　Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ　ＤＵ　Ｈｏｎｇ．ｙａｎ。ＷＥＩ　Ｚｈｉ．ｐｅｎｇ　＇　，ＬＩ　Ｓｈｕａｎｇ。ＣＨＵ　Ｘｕｅ—ｙｉｎｇ。，，，　ＦＡＮＧ　Ｘｕａｎ　，ＦＡＮＧ　Ｆａｎｇ　，ＬＩ　Ｊｉｎ—ｈｕａ　，ＣＨＥＮ　Ｘｉｎ．ｙｉｎｇ　，ＷＡＮＧ　Ｘｉａｏ—ｈｕａ　（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００２２，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｆＨｉｏｇｈ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　Ｌａｓｅｒ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆＳｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ　１３００２２，Ｃｈｉｎａ）　Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ　Ａｕｔｈｏｒ，Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈ￣ｅｎｇｗｅｉ＠ｇｍａｉｌ．ｔｏｍ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＺｎＳ：Ｍｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｗｅｒｅ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ　ｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｄｏｐｉｎｇ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＺｎＳ：Ｍｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｏｎ　ｃｒｙｓｔａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｗａｓ　ｄｉｓ—　ｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｗｅｒｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａ－　ｔｅｄ　ｔｈａｔ　ＺｎＳ：Ｍｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ　ｔｈｅ　ｓｔｒｏｎｇｅｓｔ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ａｔ　５９５　ｎｍ．ｗｉｔｈ　２％ｄｏｐｉｎｇ　ｍｏｌｅ　ｆｒａｃｔｉｏｎ，ｔｈｅｎ　ｗｉｔｈ　ｄｏｐｉｎｇ　ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｔｈｅ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｏｆ　ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｄｕｅ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　ｑｕｅｎｃｈｉｎｇ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ．Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｗｅｒｅ　ａｌｓｏ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　收稿日期：２０１２．１２—１８；修订日期：２０１３—０１—２５　基金项目：国家自然科学基金（６１００６０６５，６１０７６０３９，６１２０４０６５，６１２０５１９３）；高功率半导体激光国家重点实验室基金（９１ｄ０Ｃ３１０１０１１２０Ｃ０３１１１５）；　高等学校博士学科点专项科研基金（２１０２２２１６１１０００２，２０１０２２１６１１０００１，０１１２２１６１２０００５）；吉林省自然科学基金（２０１０１５４６）；吉　２林省科技发展计划（２００９０１３９，２００９０５５５，２０１２１８１６，２０１２０１１１６）；吉林省教育厅项目（２０１１ＪＹＴ０５，２０１１ＪＹＴＩＯ，　２０１ＩＪＹＴ１１）；长春市国际科技合作计划（２０１０ＣＣ０２）资助项目　作者简介：杜鸿延（１９８８一），女，吉林长春人，主要从事功能材料物理的研究。　Ｅ—ｍａｉｌ：ｄｕｈｏｎｇｙａｎｌ８０６＠１６３．ｃｏｍ　４２２　发　光　学　报　第３４卷　（ＴＥＭ）ｉｍａｇｅｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ　ｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ　ｏｆ　ＺｎＳ：Ｍｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｗａｓ　ｉｍ－　ｐｒｏｖｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ＭＰＡ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ａｌｓｏ　ｅｘｈｉｂｉｔｅｄ　ｓｉｎｇｌｅ　ｓｉｚｅ　ａｎｄ　ｇｏｏｄ　ｄｉｓ—　ｐｅｒｓｉｂｉｌｉｔｙ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｅ　ａｖｅｒａｇｅ　ｐａｒｔｉｃｌｅ　ｄｉａｍｅｔｅｒ　ｗａｓ　ａｂｏｕｔ　５　ｎｍ．Ｉｎ　ａｄｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｎｏｎ—ｒａ—　ｄｉａｔｉｏｎ　ｄｅｆｅｃｔ　ｃｅｎｔｅｒｓ　ｗｅｒｅ　ｒｅｄｕｃｅｄ，ｗｈｉｃｈ　ｃａｕｓｅｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｐｅａｋ　ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ａｔ　５９５　ｎｍ　ｂｙ　Ｍｎｎ　ｄｏｐｉｎｇ．Ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ＺｎＳ：Ｍｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｗｅｒｅ　ｃｏｎｊｕｇａｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｂｏｖｉｎｅ　ｓｅｒｕｍ　ａｌｂｕ—　ｍｉｎ（ＢＳＡ）ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ．Ｉｎ　ＢＣＡ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｉｎｄｉｃａｔｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｏｄｉｉｆｅｄ　ＺｎＳ：Ｍｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｈａｄ　ｔｈｅ　ｂｅｔｔｅｒ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｃｏｎｊｕｇａｔｉｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＺｎＳ：Ｍｎ；ｓｕｒｆａｃｅ　ｍｏｄｉｉｃａｔｉｆｏｎ；ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ；ＢＣＡ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　１　引　言　关于表面修饰的报道．但是掺杂之后对量子点表　面进行修饰、并与蛋白分子偶联进行检测的研究　无机半导体量子点的发光波长可调、激发谱　连续、发射谱窄并具有较好的光稳定性，在电致发　光器件、荧光标记和生物分析、太阳能电池等领域　具有十分重要的应用。对无机量子点进行掺杂，　可以产生新的电子一空穴复合中心．从而使掺杂型　半导体具有全新的光学性质。１９９８年，Ａｌｉｖｉｓａｔｏｓ＿１　Ｊ　尚未见报道。本文采用水热法制备了不同掺杂浓　度的ＺｎＳ量子点，使用３一巯基丙酸（ＭＰＡ）对ＺｎＳ：　Ｍｎ量子点进行表面修饰，使合成的量子点晶格　完整，表面非辐射性缺陷中心少，并改善了量子点　的团聚现象，实现了ＺｎＳ纳米材料的生物功能化，　并与牛血清白蛋白（ＢＳＡ）进行偶联．最后利用　和Ｎｉｅ＿２］研究组同时在《Ｓｃｉｅｎｃｅ＞）杂志上发表了将　ＣｄＳｅ半导体量子点作为荧光标记物进行生物分　析的研究工作。此后，半导体量子点在生物检测　及组织成像领域的应用逐渐开始受到重视。ＺｎＳ　是重要的Ⅱ．Ⅵ宽禁带直接带隙半导体材料＿３］，由　于其光传导性好．在可见光及红外范围内的分散　度低并且具有优良的荧光效应．在平板显示、阴极　射线发光材料、传感器　４　］等领域有着广泛的应　用。相比于ｃｄ材料，无毒性的ＺｎＳ更适合用于　ＢＣＡ法对偶联上的蛋白含量进行了定量检测。　２　实　验　２．１试剂与仪器　二水合乙酸锌产白天津市科密欧化学试剂研　究所，九水合硫化钠、四水合乙酸锰购于汕头市西　陇化工厂，氢氧化钠购于北京化工厂，３　巯基丙酸　（ＭＰＡ）购于ＡＬＤＲＩＣＨ化学试剂公司，牛血清白　蛋白（ＢＳＡ）、ＥＤＣ、ＮＨＳ购于长春鼎国昌盛有限公　司，ＢＣＡ试剂盒购于北京鼎国昌盛有限公司，实　验用水为自制的去离子水　样品晶体结构利用Ｒｉｇａｋｕ　Ｄ／ｍａｘ２　５００型ｘ　生物分析方面。１９９４年，Ｎ．Ｂｈａｒｇｖａ　６］等首先报　道了ＺｎＳ：Ｍｎ量子点的合成和性质研究。他们发　现ＺｎＳ：Ｍｎ量子点和其体相材料相比具有更高的　荧光量子产率，并且荧光寿命有所缩短，他们认为　这是由于量子点尺寸减小导致掺杂Ｍｎ的ｄ电子　态和ＺｎＳ的ｓ．Ｐ态产生强的杂化所造成的，这一　射线衍射仪（ＸＲＤ）进行分析验证。利用ＪＥＭ一　２０１０透射电子显微镜（ＴＥＭ）观察粒子的形貌。　样品的光致发光光谱（ＰＬ）和荧光光谱分别利用　法国ＪＹ公司的Ｌａｂ　Ｒａｍ　ＨＲ．８００型光谱仪和　Ｐｅｒｋｉｎ　Ｅｌｍｅｒ　ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ公司的ＬＳ　５５型荧光光　发现使得人们开始重视对掺杂型量子点的研究。　对半导体量子点进行表面修饰可消除表面相　关的非辐射跃迁路径，从而减少表面的缺陷中心；　另外，修饰剂的功能基团的能量会直接转移到掺　杂离子之间，导致量子点的光致发光增强。因此，　谱仪测得。　２．２实验过程　２．２．１　ＺｎＳ：Ｍｎ量子点的制备　通过表面修饰可制备出量子产率高、表面缺陷中　心少、粒子分散性好、易于生物分子偶联的水溶性　掺杂型ＺｎＳ量子点。目前关于ＺｎＳ：Ｍｎ量子点的　先配置ｌ０　ｍＬ浓度为０．２　ｍｏｌ／ｍＬ的二水合　乙酸锌水溶液，再按照与乙酸锌的浓度比，配置不　同浓度的四水合乙酸锰水溶液，加入到ｚｎ　溶液　中，混合均匀。然后配置１０　ｍＬ浓度为０．２　ｍｏｌ／ｍＬ　研究大多为掺人杂质之后对于发光的影响。也有　第４期　杜鸿延，等：表面修饰的ＺｎＳ：Ｍｎ量子点的发光性质及其对生物分子的检测４２３　的九水合硫化钠水溶液．并加入到上述混合溶液　中。混合均匀后，将溶液转移至反应釜中，在１５０　℃下水热反应２．５　ｈ，得到的产物经离心水洗后待　用。　微量ＭｎＳ：的（２１１）衍射峰，这可能是由于掺杂量　达到一定值时，Ｍｎ离子将不再替代ｚｎ离子，故　而出现了分相。　２．２．２　ＺｎＳ：Ｍｎ经过ＭＰＡ修饰后与牛血清白蛋　白（ＢＳＡ）偶联　将２００　ＩｘＬ预先制备的ＺｎＳ：Ｍｎ纳米晶溶液　加入到１０　ｍＬ含０．２　ｍｏｌ／ｍＬ的ＭＰＡ的磷酸盐缓　和溶液（ｐＨ＝７．４）中。将混合溶液置于密闭玻璃　瓶中，使用摇床在３７℃下轻摇２　ｈ后，放置一晚，　使ＺｎＳ：Ｍｎ纳米晶与ＭＰＡ充分作用。将２　ｍＬ经　ＭＰＡ修饰的ＺｎＳ：Ｍｎ溶液离心后以ＰＢＳ缓冲溶　液清洗，再重新分散在０．５　ｍＬ的ＰＢＳ中，超声　分散。　与ＢＳＡ的偶联在ＥＤＣ和ＮＨＳ的辅助下完　成。配制０．５　ｍＬ浓度为０．１１　１　１　　ｍｏＬ／ｍＬ的ＥＤＣ和　１　１　Ｏ　０．５　ｍＬ浓度为０．０２　ｍｏｌ／ｍＬ的ＮＨＳＳ的混合溶　液，所用溶剂为ＰＢＳ（ｐＨ＝７．４），与上述ＭＰＡ修　饰后的ＺｎＳ纳米晶溶液混合。使用摇床在３７　ｃ《＝　下轻摇１５　ｒａｉｎ．最后加入１．５　ｍＬ浓度为０．０５　ｍｇ／ｍＬ的ＢＳＡ的ＰＢＳ溶液。并在３７℃条件下轻　摇２　ｈ。将所得溶液离心。最后分散在１　ｍＬ的　ＰＢＳ缓冲溶液中。作为对比，还要配制一个ＺｎＳ：　Ｍｎ直接与牛血清白蛋白连接的样品，以及一个　经过ＭＰＡ修饰但不需要ＥＤＣ／ＮＨＳ辅助下偶联　的ＢＳＡ的样品。最后。３个样品的体积要一致。不　足部分用ＰＢＳ溶液补上　３结果与讨论　３．１　ＺｎＳ：ｎｎ的晶体结构表征　图１为不同Ｍｎ掺杂摩尔分数的ＺｎＳ：Ｍｎ量子　点的ｘ射线衍射图（ＸＲＤ）。从图１（ａ）中可以看　出，４种不同Ｍｎ摩尔分数的样品都分别在２８．８１。、　４７．５４。、５６．２８。附近有明显的衍射峰．分别对应于　ＺｎＳ的（１１１）、（２２０）、（３１１）晶面，说明所制备的　样品为ＺｎＳ的立方闪锌矿结构。进一步观察　（１１１）晶面，发现随着掺杂浓度的增大，衍射峰有　向小角度偏移的现象。由于Ｍｎ的离子半径（０．０８　ｉｒｍ）大于ｚｎ的离子半径（０．０７４　ｎｍ），这种现象可　以理解为Ｍｎ离子替代了ｚｎ离子的位置。使得晶　体内部发生晶格膨胀的结果＿７］。Ｍｎ的摩尔分数　直至６％时仍没有出现分相。图１（ｂ）为Ｍｎ摩尔　分数为１０％的样品的ＸＲＤ谱。从图中观察到了　３０　４０　５０　２０／（。）　２０／ｏ）　图１水热法制备的ＺｎＳ：Ｍｎ量子点的ＸＲＤ谱　Ｆｉｇ．１　ＸＲＤ　ｐａｔｔｅｒｎｓ　ｏｆ　ＺｎＳ：Ｍｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ　ｍｅｔｈｏｄ　３．２　ＺｎＳ：Ｍｎ量子点的光学性质　图２为不同掺杂浓度的ＺｎＳ：Ｍｎ量子点的荧　光光谱图，从图中观察到的３５７　ｎｍ附近的发射峰　相对于体材料的３８０　ｎｍ发生了很明显的蓝移．这　是由于纳米材料的量子尺寸效应引起的。４２０～　４４０　ｎｍ附近的发射峰是由于ＺｎＳ量子点表面ｓ　缺陷导致的发光¨８］。而４８０　ｎｍ附近的发射峰是由　于ｚｎ空位产生的发光。Ｍｎ掺杂后的样品在５９５　图２不同Ｍｎ掺杂摩尔分数的ＺｎＳ：Ｍｎ的荧光光谱　Ｆｉｇ．２　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ＺｎＳ：Ｍｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｗｉｔｈ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　Ｍｎ　ｄｏｐｉｎｇ　ｍｏｌｅ　ｆｒａｃｔｉｏｎ　发　光　学　报　第３４卷　ｎｍ附近有很明显的发射峰，对于ＺｎＳ：Ｍｎ量子点　来说，这附近的发射谱带是掺杂Ｍｎ离子在ＺｎＳ　基质中的特征发射带，由Ｍｎ离子的　Ｔ　．　Ａ　跃迁　产生。在ＺｎＳ晶体中，掺杂Ｍｎ　离子取代ＺｎＳ晶　格中的ｚｎ　离子位点，激发光被ＺｎＳ母体吸收　后，使其电子受到激发，空穴则被Ｍｎ离子俘获，　电子和空穴在Ｍｎ离子上复合导致了Ｍｎ离子的　激发，然后以发射荧光的形式释放能量¨９］。这也　进一步表明Ｍｎ　替代了ｚｎ　的位置　为了比较　不同掺杂浓度的样品的荧光发射强度，我们在相　同的测试条件下对样品进行荧光发射光谱的采　集，结果发现开始时随着Ｍｎ摩尔分数的增大，由　于发光中心增加，所以荧光强度增大：当Ｍｎ摩尔　分数达到２％以后．再增加Ｍｎ的浓度，荧光强度　反而因复合发光中心的形成而呈现荧光猝灭　现象　。　３．３　３．巯基丙酸修饰后的ＺｎＳ：Ｍｎ量子点的形　貌及发光性质　图３为３．巯基丙酸（ＭＰＡ）修饰过的ＺｎＳ：Ｍｎ　量子点的透射电子显微镜图（ＴＥＭ），图３（ａ）没有　经过ＭＰＡ修饰，图３（ｂ）是经过ＭＰＡ修饰后的样　品。可以观察到，经过ＭＰＡ修饰后的样品，其表　面的团聚现象有所改善。量子点的平均粒径约为　５　ｎｍ，表明经过修饰之后得到了分散性好、尺寸单　一的ＺｎＳ：Ｍｎ量子点。　图３　ＺｎＳ：Ｍｎ量子点样品的透射电子显微镜图（ＴＥＭ）。　（ａ）未修饰样品；（ｂ）ＭＰＡ修饰后的样品。　Ｆｉｇ．３　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ　ｉｍａｇｅｓ　ｏｆ　ＺｎＳ：Ｍｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ．（ａ）Ｎｏｔ　ｍｏｄｉｉｆｅｄ．（ｂ）Ｍｏｄｉｉｆｅｄ　ｂｙ　ＭＰＡ．　图４为经过ＭＰＡ修饰前后的样品的光致发　光谱。从图中可以看到，没有修饰的样品在４３７　ｎｉｌ）附近存在由ｓ缺陷引起的发射峰：而经过　ＭＰＡ修饰后的样品在该处的发射峰消失，出现了　４８４　ｎｍ附近由ｚｎ空位引起的发射峰。此外。经　过ＭＰＡ修饰后的样品在５９５　ｌｑ＿ｍ附近由Ｍｎ　掺　杂所引起的发射峰有明显的增强，这是由于ＭＰＡ　对金属离子具有强鳌合作用，因此合成的量子点　晶格完整，表面非辐射性缺陷中心少　１　。　Ａ，ｎｍ　图４　ＭＰＡ修饰前后ＺｎＳ：Ｍｎ量子点的光致发光光谱图　Ｆｉｇ．４　Ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ＺｎＳ：Ｍｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｂｅｆｏｒｅ　ａｎｄ　ａｆｔｅｒ　ＭＰＡ　ｍｏｄｉｉｆｃａｔｉｏｎ　３．４　ＺｎＳ：Ｍｎ量子点与牛血清白蛋白（ＢＳＡ）偶　联后的发光性质　经过ＭＰＡ修饰后的样品与ＢＳＡ的偶联是在　ＥＤＣ和ＮＨＳ的辅助下完成的。这个过程是利用　抗体等生物分子中的氨基与ＥＤＣ活化的羧基形　成酰胺键，将生物分子与量子点连接＿ｌ　。而采用　ＮＨＳ的目的是用来抑制ＥＤＣ在水溶液中水解速　度过快的问题［１　。　图５为经过不同配体修饰后的ＺｎＳ：Ｍｎ量子　Ａ／ｎｍ　图５不同配体修饰后的ＺｎＳ：Ｍｎ量子点连接ＢＳＡ样品　的荧光光谱图　Ｆｉｇ．５　Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　ｓｐｅｃｔｒａ　ｏｆ　ＺｎＳ：Ｍｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｗｉｔｈ　ＢＳＡ　ａｆｔｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌｉｇａｎｄ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　第４期　杜鸿延，等：表面修饰的ＺｎＳ：Ｍｎ量子点的发光性质及其对生物分子的检测　点连接ＢＳＡ样品的荧光光谱图。Ｍｎ的摩尔分数　为２％。从图中可以观察到，经过修饰的样品的　发光都比没有修饰的样品强很多，经过ＭＰＡ和　曲线图，从中得到方程为Ｙ＝０。００１ｘ。利用该方　程可以计算出ＺｎＳ：Ｍｎ偶联上的蛋白含量，结果　如表１所示。可以看出，经过ＭＰＡ修饰并且在　ＥＤＣ／ＮＨＳ的辅助下偶联上的ＢＳＡ的量最多。　ＥＤＣ／ＮＨＳ修饰后的样品发光最强，这可能是由于　ＥＤＣ／ＮＨＳ的修饰进一步减少了量子点表面的非　辐射性缺陷中心，从而使发光增强。　３．５　ＢＣＡ法对偶联上的ＢＳＡ进行定量检测　用ＢＣＡ法进行检测时，ＢＣＡ碱性溶液（Ｂｉｃｉｎ．　ｃｈｏｎｉｎｉｎｃ　ａｃｉｄ二辛可宁酸）与二价铜离子的硫酸　铜混合在一起显示的颜色为苹果绿色．即ＢＣＡ工　作试剂。在碱性条件下，ＢＣＡ与蛋白质结合时．　蛋白质将ｃｕ　还原为ｃｕ　。一个ｃｕ　螯合两个　ＢＣＡ分子，工作试剂由原来的苹果绿变成紫色，　最大光吸收强度与蛋白质浓度成正比。图６为以　浓度为横坐标、光吸收强度为纵坐标做出的标准　Ｃ０ｎｃｅｎｔｒａｔｉ０ｎ，（　ｇ・ｍＬ　）　图６标准曲线图　Ｆｉｇ．６　Ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｕｒｖｅ　表１　ＢＣＡ法检测ＺｎＳ：Ｍｎ量子点与ＢＳＡ偶联的蛋白含量的对比　Ｔａｂｌｅ　１　Ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｏｆ　ｐｒｏｔｅｉｎ　ｃｏｎｔｅｎｔ　ｏｆ　ＺｎＳ：Ｍｎ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ　ｃｏｕｐｌｉｎｇ　ＢＳＡ　ｗｉｔｈ　ＢＣＡ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｄｅｔｅｃｔ　４　结　论　缺陷中心少，量子点的团聚现象也得到了改善，同　时由Ｍｎ掺杂所引起的发射峰的发光增强。ＺｎＳ：　Ｍｎ量子点与牛血清白蛋白（ＢＳＡ）偶联时，经过　ＭＰＡ修饰，并且在ＥＤＣ／ＮＨＳ的辅助下连接的　ＢＳＡ荧光强度最强，这说明经过ＥＤＣ／ＮＨＳ修饰　后的样品的表面非辐射性缺陷中心进一步减少。　最后利用ＢＣＡ法定量测定蛋白含量．结果显示经　采用水热法制备了ＺｎＳ：Ｍｎ量子点，探讨了　掺杂离子浓度及表面修饰对于量子点晶体结构和　发光性质的影响。Ｍｎ的掺杂摩尔分数在１０％时　出现分相。Ｍｎ的摩尔分数为２％时．ＺｎＳ：Ｍｎ量　子点在５９５　ＩｌｌＩｌ处由Ｍｎ引起的发光最强；当浓度　继续增加时，反而因形成复合发光中心而呈现荧　光猝灭现象。利用３．巯基丙酸（ＭＰＡ）对样品进　行修饰后，合成的量子点晶格完整，表面非辐射性　ＭＰＡ和ＥＤＣ／ＮＨＳ同时修饰的样品偶联上的蛋白　含量最多。　参考文献：　［１］Ｂｒｕｃｈｅｚ　Ｊ　Ｍ，Ｍｏｒｏｎｎｅ　Ｍ，Ｇｉｎ　Ｐ，ｅｔ　ａ１．Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ　ａｓ　ｌｆｕｏｒｅｓｃｅｎｔ　ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ　ｌａｂｅｌｓ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９８，　２８１（５３８５）：２０１３—２０１６．　［２］Ｃｈａｎ　Ｗ　Ｃ　Ｗ，Ｎｉｅ　Ｓ．Ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔ　ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅｓ　ｆｏｒ　ｕｈｒａｓｅｎｓｉｔｉｖｅ　ｎｏｎｉｓｏｔｏｐｉｃ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９９８，２８　１（５３８３）：　２０１６－２Ｏ１８．　［３］Ｌａｉ　Ｓ　Ｌ，Ｃｈｅｎｇ　Ｓ　Ｙ，Ｈｕａｎｇ　Ｈ　Ｌ，ｅｔ　ａ１．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｏｆ　ａｎｎｅａｌｉｎｇ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｏｎ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＺｎＳ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍｓ　ｐｒｅｐａｒｅｄ　ｂｙ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ—ｂｅａｍ　ｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（电子元件与材料），２０１０，２９（１１）：５５．５７（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．　４２６　发　光　学　报　第３４卷　［４］Ｂｈａｒｇａｖａ　Ｒ　Ｎ．Ｄｏｐｅｄ　ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ　ｍａｔｅｉｒａｌｓ—ｐｈｙｓｉｃｓ　ａｎｄ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．．，．Ｌｕｍｉｎ．，１９９６，７０（１／２／３／４／５／６）：８５—　９４．　［５］Ｄｉｍｉｔｒｏｖａ　Ｖ，Ｔａｔｅ　Ｊ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ａｎｄ　ｃｈａｒａｃｔｅｉｒｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｏｍｅ　ＺｎＳ—ｂａｓｅｄ　ｔｈｉｎ　ｆｉｌｍ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｓ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　ｄｅｖｉｃｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［ｊ］．Ｔｈｉｎ　Ｓｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ，２０００，３６５（１）：１３４—１３８　［６］Ｂｈａｒｇａｖａ　Ｒ　Ｎ，Ｇａｌｌａｇｈｅｒ　Ｄ．Ｏｐｔｉｃａｌ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｍａｎｇａｎｅｓｅ—ｄｏｐｅｄ　ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ　ｏｆ　ＺｎＳ［Ｊ］．Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．，１９９４，７２　（３）：４１６－４１９．　［７］Ｍａ　Ｊ　Ｈ，Ｚｈａｎｇ　Ｄ，Ｈｕａｎｇ　Ｂ　Ｘ，ｅｔ　ａ１．Ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ａｎｄ　ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ　ｐｒｏｐｅ￣ｙ　ｏｆ　ＺｎＳ：Ｍｎ　ｎａｎｏｃｒｙｓｔｌａｌｉｎｅ［Ｊ］．　Ｇｕａｎｇｘｉ　Ｔｅａｃｈｅｒｓ　Ｅｄｕ．Ｕｎｉｖ．：Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ（广西师范学院学报：自然科学版），２０１１，２８（１）：４５－４９（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．　［８］Ｗａｎｇ　ｘ　Ｆ，Ｘｕ　ＪＪ，Ｃｈｅｎ　Ｈ　Ｙ．Ａ　ｎｅｗ　ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｌｕｍｍｅｓｃｅｎｃｅ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｏｆ　Ｍｎ“－ｄｏｐｅｄ　ＺｎＳ　ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｓ　ｉｎ　ａｑｕｅｏｕｓ　ＳＯ．　１ｕｔｉｏｎ［Ｊ］．．，．Ｐ『　．Ｃｈｅｍ．Ｃ，２００８，１１２（４５）：１７５８１－１７５８５．　［９］Ｚｏｕ　Ｗ　Ｓ，Ｓｈｅｎｇ　Ｄ，Ｇｅ　Ｘ，ｅｔ　ａ１．Ｒｏｏｍ—ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｐｈｏｓｐｈｏｒｅｓｃｅｎｃｅ　ｃｈｅｍｏｓｅｎｓｏｒ　ａｎｄ　ｒａｙｌｅｉｇｈ　ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ　ｃｈｅｍｏｄｏｓｉｍｅｔｅｒ　ｄｕａｌ－ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｅ　ｆｏｒ　２，４，６－ｔｒｉｎｉｔｒｏｔｏｌｕｅｎｅ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｍａｎｇａｎｅｓｅ—ｄｏｐｅｄ　ＺｎＳ　ｑｕａｎｔｕｍ　ｄｏｔｓ［Ｊ］．Ａｎａ１．Ｃｈｅｍ．，２０１　１，　８３（１）：３０—３７　［１　０］Ｍａｏ　Ｌ　Ｈ．Ｎａｎｏｍｅｔｅｒ　ＺｎＳ　Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｌｕｍｉｎｏｕｓ　Ｐｒｏｐｅ￣ｙ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ［Ｄ］．Ｓｈａｎｇｈａｉ：Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｎｏｒｍａｌ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２００５（ｉｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ）．　［１　１］Ｋａｒ　Ｓ，Ｃｈａｕｄｈｕｒｉ　Ｓ．　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ａｎｄ　ｐｈ０ｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ　ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ＺｎＳ　ｎａｎｏｗｉｒｅｓ　ａｎｄ　ｎａｎｏｒｉｂｂｏｎｓ［Ｊ］．　Ｐ　．Ｃｈｅｍ．Ｂ，２００５，１０９（８）：３２９８－３３０２　［１　２］Ｄｕａｎ　Ｃ，Ｍｅｙｅｒｈｏｆ　Ｍ　Ｅ．Ｉｍｍｏｂｉｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｐｒｏｔｅｉｎｓ　ｏｎ　ｇｏｌｄ　ｃｏａｔｅｄ　ｐｏｒｏｕｓ　ｍｅｍｂｒａｎｅｓ　ｖｉａ　ａｎ　ａｃｔｉｖａｔｅｄ　ｓｅｌｆ－ａｓｓｅｍｂｌｅｄ　ｍＯＢ—　ｏｌａｙｅｒ　ｏｆｔｈｉｏｃｔｉｃ　Ａｃｉｄ［Ｊ］．Ｍｉｋｒｏｃｈｉｍ．Ａｃｔａ，１９９５，１１７（３／４）：１９５—２０６．　［１　３］Ｄａｓ　Ｍ，Ｍｉｓｈｒａ　Ｄ，Ｍａｉｔｉ　Ｔ　Ｋ，ｅｔ　ａ１．Ｂｉｏ—ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｍａｇｎｅｔｉｔｅ　ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ　ｕｓｉｎｇ　ａｎ　ａｍｉｎｏｐｈｏｓｐｈｏｎｉｅ　ａｃｉｄ　ＣＯＵ—　ｐｉｉｎｇ　ａｇｅｎｔ：Ｎｅｗ，ｕｈｒａｄｉｓｐｅｒｓｅｄ，ｉｒｏｎ—ｏｘｉｄｅ　ｆｏｌａｔｅ　ｎａｎｏｃｏｎｊｕｇａｔｅｓ　ｆｏｒ　ｃａｎｃｅｒ－ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ｔａｒｇｅｔｉｎｇ［Ｊ］．Ｎａｎｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，　２００８，１９（４１）：４１５１０１一ｌ一５．