CdSe量子点-脂质体的制备与表征

量子点(Quantumdot,QD)又可称为半导体纳米晶体(Semiconductornanocrystal),是一种由Ⅱ2Ⅵ族或Ⅲ2Ⅴ族元素组成的纳米颗粒。目前研究较多的主要是CdX(X=S,Se,Te)。尤其是直径范围在1.5～8nm的CdSe半导体量子点显示了强的可调谐的光致发光性质,即量子尺寸效应(Quantumsizeeffect)。由于其在生物医学中有着潜在的应用前景,而受到越来越多的关注和重视。在CdSe量子点众多的应用研究中,生 物标记更为引人瞩目。传统的有机染料具有窄的激发光谱,宽的发射谱带,很难实现单一波长同时激发几种染料。然而,CdSe量子点具有宽的激发谱带和窄的、对称的发射谱带,尺寸可调谐的光致发光效应,可涵盖整个可见光区。CdSe量子点的这种性质允许使用单一波长同时激发多种不同粒径的纳米粒子,更能促进多生物靶向标识的实现。另外,CdSe量子点还具有高的光化学稳 定性,能够有效地避免化学降解和光降解。然而,高效发光CdSe量子点通常采用有机配体作包覆剂,在疏水的有机溶剂中合成得到,例如三辛基膦和三辛基氧化膦(TOP/TOPO),限制了CdSe量子点在生物领域里的应用。为了实现从有机相到具有生物相容性的水相的转移,研究人员开展了大量的研究工作。例如,用双亲聚合物[8] 或巯基羧 酸[6]进行表面配体交换,或者是用水溶性的脂质体,硅微球对CdSe量子点进行包覆。本文 选用生物相容性的双亲分子磷脂,采用脂质体的制备方法成功地将在有机相中制备的量子点转移到水相中。

1、操作方法

分别将磷脂混合物(V(卵磷脂)∶V(磷脂酰乙醇胺)∶V(胆固醇)∶V(聚乙二醇)=8∶1∶6∶1)和一定体积的CdSe量子点溶解在氯仿中,50℃下60rpm减压蒸发,在圆底烧瓶的底部形成一均匀的薄膜,加入10mL超纯水,超声三次得到光学澄清的CdSe2脂质体悬浮液。通过聚碳酯纤维膜(孔径220nm)过滤得到尺寸均匀的CdSe2脂质体复合体(CdSe2LiP)。

2、结果

   图1是单独CdSe量子点和CdSe2Lip的TEM照片。从图1(a)可以看出制备的CdSe核量子点为球形,具有良好的单分散性,粒径约为3nm。图1(b)是CdSe2LiP的TEM电镜照片,平均尺寸大约20nm。图1(b)清楚地显示了CdSe量子点(暗点)被诱捕在脂质体之中。脂质体在水相中作为一种胶态的聚集体包含一连续的磷脂双分子层,磷脂分子两条长的烷基链提供了一个疏水平台,很容易固定有机配体包覆的CdSe纳米粒子。另外,胆固醇还能够进入磷脂双分子层中,改善脂质体的性能,增强脂质体的诱捕能力。

图1 CdSe核量子点(a)和负染QDs2Lip复合体(b)的 TEM照片

为了研究发光量子点在脂质体中发光强度的变化,我们对CdSe2LiP进行了荧光Mapping研 究,如图2所示(见彩页1)。光学照片(图2(a))的获得是将CdSe2LiP样品直接沉积在单晶硅片上,在其表面形成分散的脂质体膜。选取0.25μm×0.25μm典型区域进行荧光Mapping成像研究。图2(b)是二维荧光映射图像在三维空间扩展的强度分布图。图中右则柱状图颜色的变化反应了发光强度的变化,荧光Mapping图中荧光图连续的不同颜色的变化反应了量子点发光强度的改变。由图中不同QDs2Lip复合体荧光Mapping图像可见,大部分量子点都很好地被包覆进脂质体中,并较好地保持了量子点的发光特性。这一结果进一步证实了疏水的CdSe量子点被成功地从有机溶剂转移到了生物相容性的水相中。CdSe量子点和QDs2Lip复合体以及量子点在巯 基乙酸溶液中的发射光谱见图3。由图可清楚看出,QDs2Lip复合体保持了CdSe量子点的发射效率。作为比较,还给出了由巯基乙酸通过表面配体交换实现有机相CdSe到水相的转移后的发射光谱(图3(c))。相比巯基乙酸包覆的CdSe的发射效率,脂质体包覆的CdSe的发光效率明显增强。

图4(见彩页1)给出了用脂质体方法诱捕TOPO包覆的CdSe的纳米粒子进入混合磷脂PE 和PC的双分子链疏水区的示意图。由于量子点表面的TOPO配体具有疏水性,将量子点PE和PC分子的混合磷脂混合时,混合磷脂PE和PC 的双分子链疏水区将围绕CdSe量子点自组装成亲水区向外的磷脂囊泡,实现了量子点自油相到水相的相转移。

我们认为QDs2Lip复合体高的发射效率可能归因于脂质体比巯基乙酸具有更好的屏蔽作用,能够有效地阻止水分子对CdSe量子点的荧光猝灭。利用脂质体方法实现CdSe量子点相转移,是借助了磷脂的双分子链与CdSe表面的TOPO配体之间的疏水相互作用而实现的,在CdSe的第一配体层外部形成第二配体层,保留了CdSe核量子点的存在环境,如相转移示意图所示。然而,利用巯基化合物实现相转移,则难以避免在配体竞争过程中水分子对CdSe量子点表面激子的猝灭作用。

为了测定CdSe2LiP复合体的发光稳定性,将其贮存在4℃下,2个月后没有发现明显的沉淀。我们认为CdSe2LiP复合体具有良好的稳定性得益于体系中的聚乙二醇分子,聚乙二醇分子的长链环绕在脂质体的外围形成了稳定的聚合物壳,从而起到保护脂质体的作用。

西安瑞禧生物科技有限公司可以提供各种合成磷脂和天然磷脂用于脂质体制作。

包含：

DMPA，二肉豆蔻酰基磷脂酸，CAS号：80724-31-8       

DPPA，  二棕榈酰基磷脂酸，    CAS号：71065-87-7    

DSPA，  二硬脂酰基磷脂酸，    CAS号：108321-18-2      

DLPG，  二月桂酰磷脂酰甘油   CAS号：73548-69-3   

DMPG，二肉豆蔻酰磷脂酰甘油 CAS号：200880-40-6      

DPPG，  二棕榈酰磷脂酰甘油    CAS号：200880-41-7        

DSPG，  二硬脂酰磷脂酰甘油    CAS号：124011-52-5        

DPPS，  二棕榈酰基磷脂酰丝氨酸    CAS号：145849-32-7  

DLPE，  二月桂酰基磷脂酰乙醇胺    CAS号：42436-56-6    

DMPE，二肉豆蔻酰基磷脂酰乙醇胺CAS号：998-07-2       

DOPE，二油酰基磷脂酰乙醇胺       CAS号：4004-05-1      

DPPE，  二棕榈酰基磷脂酰乙醇胺    CAS号：923-61-5       

DSPE，  二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺    CAS号：1069-79-0     

DLPC，  二月桂酰基卵磷脂             CAS号：18194-25-7    

DAPC，二花生酰基磷脂酰胆碱       CAS号：61596-53-0   

DMPC，二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱       CAS号：18194-24-6    

DOPC，二油酰基磷脂酰胆碱           CAS号：4235-95-4   

DPPC，  二棕榈酸磷脂酰胆碱           CAS号：63-89-8     

DSPC，  二硬脂酰磷脂酰胆碱           CAS号：816-94-4       

DSPE-PEG2000    二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇      

POPC     1-棕榈酰基-2-油酰基卵磷脂      CAS号：26853-31-6  

DOTAP    

DSPE-PEI      二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚苯乙烯亚胺        

DOPE-SS-mPEG2000                         

PEG磷脂：

DSPE-PEG2000-NH2             

DSPE-PEG2000-MAL              

DSPE-PEG2000-NHS               

DSPE-PEG2000-Biotin          

DSPE-PEG2000-COOH            

DSPE-PEG2000-Folate               

DSPE-PEG2000-SH                 

DSPE-PEG2000-CY5                 

DSPE-PE2000-FITC                 

DSPE-PEG2000-Galactose          

DSPE-PEG2000-RGD               

DPPE-PEG2000-NH2                 

DMPE-PEG5000-COOH           

DMPE-PEG5000-NHS               

DMPE-PEG5000-NH2               

DMPE-PEG5000-COOH       

瑞禧生物从产品种类及技术特点方面可以提供十分广泛的PEG磷脂产品，这些产品均产于西安瑞禧生物实验室。

1：常规基团  DSPE-PEG-X （常规基团NH2/MAL/COOH）

2：荧光基团 DSPE-PEG-X （荧光基团FITC/RB/CY3/CY5/NBD/6-FAM/6-TAMRA）

3：靶向分子  DSPE-PEG-X （靶向分子 Folate/Galactose/RGD/Chol/Chitosan/Dextran）

4：点击化学  DSPE-PEG-X (点击化学 N3/DBCO/Tetrazine/TCO/Alkyne)

5：聚合物类 DSPE-PEG-X （聚合物类PCL/PLGA/PLA/PEI/PAMAM）

6：纳米材料 DSPE-PEG-Au  我们能提供纳米金粒径为10-100nm产品（纳米金/棒）

7：小分子PEG类 DSPE-PEG(2-12)-X (PEG的个数从2-12个不等，单分散的PEG磷脂)

8：双硫键产品 DSPE-SS-PEG-X

以上DSPE还可以替换成DPPE/DOPE/DMPE/DLPE，PEG分子量550-10000不等。

我公司销售的荧光量子点包括以下：

西安瑞禧生物科技有限公司是国内的知名的纳米靶向试剂及材料供应商，2017年我公司实验室新开发上市荧光量子点系列产品（Fluorescent Quantum Dot），我们可以提供4种不同核壳型的荧光量子包括有：CdSe/ZnS硒化镉-硫化锌量子点 ，CdS/ZnS硫化镉-硫化锌荧光量子点，InP/ZnS磷化铟-硫化锌荧光量子点，ZnSe/ZnS硒化锌-硫化锌荧光量子点四种。同时我们还提供不同表面配体的核壳型荧光量子点产品包括有：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基。我们的Fluorescentnanocrystals产品还包括脂溶性的和水溶性的，水溶性的是通过外围包裹一层聚乙二醇PEG而实现水溶性的，表面可以修饰氨基和羧基。

瑞禧生物经营以下四种核壳型的荧光量子点：

CdSe-ZnS quantum dots      硒化镉-硫化锌荧光量子点

CdS-ZnS quantum dots              硫化镉-硫化锌荧光量子点

InP-ZnS quantum dots          磷化铟-硫化锌荧光量子点

ZnSe/ZnS quantum dots        硒化锌-硫化锌荧光量子点

【荧光量子点产品列表】：

四种油溶性CdSe/ZnS核壳荧光量子点（表面配体：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基）

二种PEG包裹水溶性CdSe/ZnS核壳荧光量子点 （表面配体：PEG 末端基团：NH2和COOH）

四种油溶性CdS/ZnS核壳荧光量子点（表面配体：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基）

二种PEG包裹水溶性CdS/ZnS核壳荧光量子点（表面配体：PEG 末端基团：NH2和COOH）

四种油溶性InP/ZnS核壳荧光量子点（表面配体：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基）

二种PEG包裹水溶性InP/ZnS核壳荧光量子点（表面配体：PEG 末端基团：NH2和COOH）

四种油溶性ZnSe/ZnS核壳荧光量子点（表面配体：十八胺、alkyl、油酸、氨基和羧基）

二种PEG包裹水溶性ZnSe/ZnS核壳荧光量子点 （表面配体：PEG 末端基团：NH2和COOH）

【FluorescentQuantum Dot质量】：

1.      量子产率Quantum Yield： ＞50%

2.      半峰宽FWHM：<25 nm

【荧光量子点应用】：

1.      纳米药物载体

2.      纳米药物荧光成像

3.      肿瘤纳米光热辅助质量

4.      细胞标记

5.      活体生物成像

6.      分子标记（荧光探针）

7.      DNA标记和编码