半导体量子点(QDs)具有独特的光学特性,如激发波长范围宽、发射波长范围窄、斯托克斯(Stokes)位移大、发射范围可调等优点。利用QDs构建的荧光探针已成功的应用于金属离子、小分子、生物大分子等的检测,同时在生物成像和肿瘤诊疗方面展现出了良好的应用前景。近年来的研究发现,多元型QDs不仅避免了重金属元素和剧毒阴离子的使用,且掺杂的过渡金属离子有效提高了荧光量子产率、拓宽了可调发射范围,使其在构建荧光探针和生物成像等领域极具应用潜力。在本论文工作中,我们制备了3种类型的多元型QDs,并以此为基础构建了一系列荧光探针,对其进行了由疾病标志物检测与细胞成像,向癌症诊断与治疗方向过渡的深入研究,具体研究工作包括:1.多巴胺浓度水平与人的大脑和身体健康密切相关,其失调可能导致帕金森病、精神分裂症等疾病,构建简便、高效、特异、灵敏的多巴胺测定方法具有重要意义。为此,我们通过一步法合成了具有较大Stokes位移和良好生物相容性的半胱氨酸修饰的Ag In Zn S QDs(Cys-AIZS QDs),利用3-氨基苯硼酸(APBA)对其进行修饰,制备了APBA功能化的Cys-AIZS QDs(APBA-AIZS QDs)。由于硼酸基团可以与邻二醇发生特异性识别作用,促进QDs与多巴胺之间的电子转移,导致APBA-AIZS QDs的荧光强度显著降低。基于上述原理,实现了多巴胺的高选择性定量检测,在15-120μM范围内可获得良好的线性关系,检出限为0.65μM。此外,还将Cys-AIZS QDs和APBA-AIZS QDs应用于活细胞成像,展现出了良好的生物成像应用前景。2.AIZS QDs虽然可以应用于细胞成像,但其发射为绿光,发射波长较短,抗生物干扰能力较弱,构建具有近红外发射的QDs荧光探针将更适合应用于生物检测及成像研究。为此,我们开发了一种近红外荧光探针Ag&Mn:Zn In S QDs,考察了其在酪氨酸酶(TYR)活性检测中的应用。TYR是黑色素瘤相关的疾病标志物,在黑色素形成中起着重要作用。当TYR与酪氨酸作用后,会生成类黑色素聚合物,可作为能量受体通过荧光共振Infection bacteria能量转移(FRET)作用猝灭Ag&Mn:Zn In S QDs的荧光。基于上述原理,实现了TYR的高选择性检测,检出限为0.09 U m L~(-1),还应用于TYR抑制剂曲酸的筛选,检出限为1.09μg m L~(-1)。此外,selleckchem Torin 1将Ag&Mn:Zn In S QDs应用于活细胞成像,由于其近红外发光性质,展现出了更好的生物成像应用前景。3.近红外荧光探针虽然具有许多优势,但其仍存在组织穿透性差等问题。为了弥补该不足,我们将磁共振成像(MRI)技术与荧光成像技术相结合,构建了双模态检测探针(QDs@Si O_2-Mn O_2-HA),以达到优势互补、精准高效的目的。首先,在Ag&Mn:Zn In S QDs表面原位生成二氧化锰(Mn O_2)导致荧光发生猝灭。然后,利用透明质酸(HA)对其进行修饰增强探针的稳定性,并通过HA与癌细胞CD44受体的特异性结合,提高探针的靶向识别能力。当探针与癌细胞作用,癌细胞中过表达的谷胱甘肽(GSH)可以分解探针表面的Mn O_2,导致QDs荧光恢复,实现荧光信号的“off-on”响应;生成的Mn~(2+)还可以产生磁共振信号,用于MRI。因此,该探针可以实现单一信号触发的双模态检测,扩大了荧光探针的应用范围。此外,将QDs@Si O_2-Mn O_2-HA应用于活细胞和斑马鱼成像,由于其具有低毒性和高抗生物干扰性,在癌症诊断中展现出了较好的应用前景。4.多元型QDs荧光探针已经在癌症诊断成像方面显示出了优异性能,为了进一步拓宽其应用范围,使其兼具诊断和治疗功能,我们构建了基于Cu In Zn S(CIZS)@Fe OOH的诊疗一体化探针。首先,在CIZS QDs周围原位生成过渡金属氧化物Fe OOH壳层,通过动态猝灭机理使QDs的荧光信号猝灭。当探针与癌细胞作用,癌细胞中过表达的GSH可以将Fe OOH还原为Fe~(2+),导致QDs荧光恢复,实现荧光信号的“off-on”响应;CIZS QDs具有过氧化物模拟酶催化特性,在温和酸性条件下可与H_2O_2反应,产生·OH,实现化学动力学治疗(CDT)过程;Fe OOH还原产生的Fe~(2+)也可与NVP-TNKS656体内实验剂量H_2O_2发生Fenton反应,有助于协同CDT过程;Fenton反应产生的Fe~(3+)可以产生磁共振信号,用于MRI。因此,该探针可以实现单一信号触发的诊疗一体化功能,具有体系尺寸小、结构简单、高效响应、特异灵敏等优点,有潜能应用于后续的临床诊断与治疗。