一種用于熒光壽命編碼的量子點及其熒光壽命編碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物分析技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于熒光壽命編碼的量子點及其熒光壽命編碼方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有活細胞熒光成像多應(yīng)用有機染料通過熒光顯微鏡實現(xiàn)，有機染料商業(yè)化程度高，類別多樣，可靶向不同細胞器進行熒光成像。但有機染料的熒光強度具有激光強度和染料濃度依賴性，另外，有機染料還有量子產(chǎn)率較低，吸收和發(fā)射相對較窄，抗光漂白能力差，熒光壽命較短等缺點。
[0003]半導體量子點(簡稱QDs，也稱半導體納米晶)由于其獨特的光學和電學性質(zhì)，在光電轉(zhuǎn)換、生命科學等領(lǐng)域備受廣大科研工作者的關(guān)注，但現(xiàn)有的量子點難以在復雜的細胞環(huán)境中靶向識別某種單一細胞，另外，現(xiàn)有量子點一般采用熒光強度的變化對活細胞進行編碼，但由于熒光強度隨著量子點濃度的變化而變化，導致熒光強度不穩(wěn)定，難以進行特定的編碼；同時，現(xiàn)有的量子點近紅外編碼容量較小，難以實現(xiàn)對多種活細胞或多種生物分子進行同時編碼。這幾個缺陷大大限制了量子點在生物領(lǐng)域的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種用于熒光壽命編碼的量子點，該用于熒光壽命編碼的量子點可靶向識別癌細胞，且該用于熒光壽命編碼的量子點的編碼量較大，可以實現(xiàn)對多種活細胞或多種生物分子進行編碼，且編碼較為準確。
[0005]本發(fā)明第一方面提供了一種用于熒光壽命編碼的量子點，所述用于熒光壽命編碼的量子點包括至少兩種不同熒光壽命的革G向量子點，所述革El向量子點包括碲化鎘/硫化鎘量子點和用于識別癌細胞的穿膜肽，所述穿膜肽與所述碲化鎘/硫化鎘量子點通過配位作用連接，所述碲化鎘/硫化鎘量子點具有以碲化鎘為內(nèi)核，以硫化鎘為外殼的核殼結(jié)構(gòu)。
[0006]優(yōu)選地，所述兩種不同焚光壽命的革El向量子點的焚光壽命相差30_100ns。
[0007]優(yōu)選地，所述兩種不同熒光壽命的靶向量子點的摩爾比為1-100:1-100。
[0008]優(yōu)選地，所述內(nèi)核的尺寸為1.8nm-2.2nm，所述外殼的厚度為1.5nm-2.5nm。
[0009]優(yōu)選地，所述靶向量子點的發(fā)射波長為620-750nm。
[0010]優(yōu)選地，所述靶向量子點的熒光壽命為30_160ns。
[0011]優(yōu)選地，所述硫化鎘是以晶格應(yīng)變外延式生長的方式包覆在所述碲化鎘的表面形成核殼結(jié)構(gòu)。
[0012]所述硫化鎘以晶格應(yīng)變外延式生長的方式包覆在所述碲化鎘表面形成核殼結(jié)構(gòu)，故形成的核殼結(jié)構(gòu)為II型結(jié)構(gòu);對于II型CdTe/CdS量子點，隨著硫化鎘殼層厚度的增加，所述碲化鎘/硫化鎘量子點出現(xiàn)熒光峰大幅度紅移以及熒光壽命大幅度增加的現(xiàn)象。可以通過調(diào)節(jié)其殼層厚度來獲得不同熒光壽命和不同發(fā)射波長的靶向量子點。
[0013]優(yōu)選地，所述穿膜肽還包括六組氨酸標簽，所述穿膜肽通過所述六組氨酸標簽與所述碲化鎘/硫化鎘量子點連接。
[0014]優(yōu)選地，所述穿膜肽通過所述六組氨酸標簽與所述碲化鎘/硫化鎘量子點中的鎘離子通過配位作用連接。
[0015]優(yōu)選地，所述穿膜肽為用于識別MCF-7人體乳腺癌細胞的穿膜肽CPP30。
[0016]更優(yōu)選地，所述穿膜肽CP P 3 O的氨基酸序列為:PGfldtlvvlhrGPGGYRRTTPSYYRMYLR。其中，大寫字母代表1-氨基酸；小寫字母代表d-氨基酸。
[0017]更優(yōu)選地，所述穿膜肽CPP30與所述六組氨酸標簽(用His6-tag表示)之間通過聚乙二醇(用PEG3表示)連接，聚乙二醇的聚合度為3。
[0018]所述穿膜肽用CPP30-PEG3-(His6_tag)表示。
[0019]優(yōu)選地，所述用于熒光壽命編碼的量子點包括三種不同熒光壽命的靶向量子點，分別為第一靶向量子點、第二靶向量子點和第三靶向量子點，所述第一靶向量子點的熒光壽命為40-60ns，所述第二靶向量子點的熒光壽命為80-100ns，所述第三靶向量子點的熒光壽命為 130-160ns。
[0020]優(yōu)選地，所述第一靶向量子點、所述第二靶向量子點和所述第三靶向量子點的摩爾比為 1-100:1-100:1-100。
[0021]通過調(diào)控不同熒光壽命的靶向量子點的摩爾比，可以得到不同熒光壽命的用于熒光壽命編碼的量子點。
[0022]更優(yōu)選地，所述第一靶向量子點的發(fā)射波長為670nm，壽命為63土 3ns。
[0023 ]更優(yōu)選地，所述第二靶向量子點的發(fā)射波長為700nm，壽命為102 ± 2ns。
[0024]更優(yōu)選地，所述第三靶向量子點的發(fā)射波長為742nm，壽命為136±lns。
[0025]優(yōu)選地，將所述第一靶向量子點、所述第二靶向量子點和所述第三靶向量子點分另Ij定義為藍色、綠色和紅色，將所述第一靶向量子點、所述第二靶向量子點和所述第三靶向量子點按照不同的比例進行混合，模擬RGB編碼技術(shù)，實現(xiàn)多種活細胞靶向RGB熒光壽命編碼。
[0026]本發(fā)明的用于焚光壽命編碼的量子點包括三種不同焚光壽命的革El向量子點，通過將這三種靶向量子點按照不同的比例進行混合，可以得到較多的熒光信號，本發(fā)明可以將不同熒光壽命的量子點的定義為不同的RGB單色，如將第三靶向量子點定義為紅(R)，第二靶向量子點定義為綠(G)，第一靶向量子點定義為藍(B)，模擬RGB編碼，通過對紅(R)、綠(G)、藍(B)三個顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加來得到各式各樣的顏色，本發(fā)明通過將不同的靶向量子點按照不同的添加比例得到不同的熒光壽命編碼。
[0027]優(yōu)選地，所述靶向量子點的制備方法，包括以下步驟:
[0028]取粒徑為1.8nm-2.2nm的碲化鎘粉末溶于超純水作為反應(yīng)基液，所述反應(yīng)基液中碲化鎘的質(zhì)量濃度為2g/L-3g/L，然后調(diào)節(jié)所述反應(yīng)基液的pH值至10.5-11.5;
[0029]將摩爾比為I: 2的鎘源和巰基化合物溶于超純水中配制成混合溶液B，所述混合溶液B中鎘離子的摩爾濃度為0.05mol/L-0.lmol/L，然后在攪拌條件下，將所述混合溶液B緩慢加入到上述的反應(yīng)基液中，在70°C下攪拌加熱反應(yīng)6h，實現(xiàn)硫化鎘在所述碲化鎘上的包覆，得到混合溶液C:
[0030]另取所述混合溶液B，將穿膜肽與所述混合溶液B混合形成混合溶液D;[0031 ]將所述混合溶液C加熱至800C，然后在攪拌條件下加入所述混合溶液D，反應(yīng)溫度為80-100°C，反應(yīng)時間為l_3h，所述硫化鎘在所述碲化鎘上繼續(xù)包覆得到碲化鎘/硫化鎘量子點，所述穿膜肽與所述碲化鎘/硫化鎘量子點通過配位作用連接，制得靶向量子點，所述靶向量子點包括碲化鎘/硫化鎘量子點和用于識別癌細胞的穿膜肽，所述穿膜肽與所述碲化鎘/硫化鎘量子點通過配位作用連接，所述碲化鎘/硫化鎘量子點具有以碲化鎘為內(nèi)核，以硫化鎘為外殼的核殼結(jié)構(gòu)。
[0032]優(yōu)選地，所述內(nèi)核的尺寸為1.8nm-2.2nm，所述外殼的厚度為1.5nm-2.5nm。
[0033]本發(fā)明在所述混合溶液B緩慢加入到所述的反應(yīng)基液時，硫化鎘在所述碲化鎘上進行包覆，得到一定厚度的硫化鎘殼，然后繼續(xù)加入穿膜肽與所述混合溶液B混合形成混合溶液D，硫化鎘殼的厚度繼續(xù)增加，通過調(diào)控反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間，使最終制得的碲化鎘/硫化鎘量子點的殼的厚度在I.5nm-2.5nm范圍內(nèi)進行變化。
[0034]優(yōu)選地，所述混合溶液D中，所述穿膜肽與所述混合溶液B中的巰基化合物的摩爾比為1:500。
[0035]優(yōu)選地，加入所述混合溶液D時，在攪拌條件下分三次在所述混合溶液C加入所述混合溶液D，每次加入的所述混合溶液D的體積均為2mL。
[0036]優(yōu)選地，所述混合溶液D中所述穿膜肽的體積為10yL。
[0037]優(yōu)選地，所述碲化鎘粉末的制備方法為:
[0038]將摩爾比為1: (1.6-2)的鎘源和巰基化合物溶于超純水中配制成混合溶液A，所述混合溶液A中鎘離子的摩爾濃度為0.015mol/L-0.035mol/L，調(diào)節(jié)混合溶液A的pH值至10.5-
11.5;然后在無氧環(huán)境下，向所述混合溶液A中注入新制的碲氫化鈉或碲氫化鉀溶液，在4-8°C反應(yīng)16-24小時，經(jīng)10000轉(zhuǎn)/分高速離心、無水乙醇洗滌數(shù)次，然后真空干燥得到碲化鎘粉末。
[0039]更優(yōu)選地，所述新制碲氫化鈉或碲氫化鉀溶液的制備方法為:將摩爾比為(3-6):1的硼氫化鈉或硼氫化鉀和碲粉溶解于超純水中，室溫反應(yīng)4-6.5小時，得到碲氫化鈉或碲氫化鉀溶液。
[0040]更優(yōu)選地，反應(yīng)結(jié)束后，將制得的反應(yīng)液經(jīng)10000轉(zhuǎn)/分高速離心、無水乙醇洗滌數(shù)次，然后真空干燥后得到所述靶向量子點。
[0041 ] 更優(yōu)選地，所述鎘源為鹵化鎘(CdX2，X = Cl，Br，I)、醋酸鎘(Cd(CH3COO)2)、硝酸鎘(Cd(NO3)2)或硫酸鎘(CdSO4)。
[0042]更優(yōu)選地，所述巰基化合物為巰基乙酸或巰基丙酸(MPA)。
[0043]更優(yōu)選地，所述無氧環(huán)境包括真空狀態(tài)或者保護性氣體存在的環(huán)境;所述保護性氣體包括氮氣和惰性氣體。
[0044]更優(yōu)選地，所