CdTe量子点的生物相容修饰及其与蛋白质的相互作用

论文摘要

近年来,以量子点（QDs）为代表的纳米材料被广泛应用于生物和医学领域。然而,对于量子点的生物效应和生物毒性,尤其是量子点与生物大分子间相互作用的机理研究甚少。这主要是因为缺少很好的方法对这种相互作用的结合位点数、结合常数、焓变、熵变等参数进行表征,并对所存在的驱动力进行探讨。而这些参数主要取决于量子点和生物大分子自身的性质及其所处的溶液环境。因此,建立一种能在溶液或生理环境中进行精确、可靠的实验方法来定性、定量地研究量子点与生物大分子间的相互作用,以及对量子点-生物大分子复合物进行有关的物理化学表征与分析,具有重要的理论和实际意义。本论文主要选取蛋白质为研究对象,具体内容由以下三大部分组成:第一部分:分别以N-乙酰-L-半胱氨酸（NAC）和L-半胱氨酸（Cys）为修饰剂和稳定剂,在水溶液中合成了具有窄对称、生物相容的碲化镉半导体量子点。用荧光光谱法研究了N-乙酰-L-半胱氨酸修饰和稳定的碲化镉半导体量子点（NAC-CdTe QDs）对牛血清蛋白（BSA）和人血清蛋白（HSA）的猝灭作用,用等温滴定热量计（ITC）研究了NAC-CdTe QDs与这两种蛋白质相互作用的结合亲和力常数（K）,结合反应中的焓变和熵变（?H,?S）、结合位点数（n）等热力学参数。结果表明,在浓度较低时,NAC-CdTe QDs对于血清蛋白的影响主要表现为动态猝灭;在浓度较高时,NAC-CdTe QDs可以静态猝灭血清蛋白的荧光,两者间因疏水结合力而以最大扩散控制的碰撞作用为主;血清蛋白可能与N-乙酰-L-半光氨酸共同参与稳定CdTe QDs。第二部分:用荧光光谱法研究了NAC-CdTe QDs与溶菌酶（Lyz）相互作用的荧光强度随时间（t）的变化,同时用等温滴定热量计（ITC）测定了NAC-CdTe QDs与溶菌酶相互作用的结合亲和力常数（K）、结合反应的焓变和熵变（?H,?S）、结合位点数（n）等热力学参数。结果表明,NAC-CdTe QDs对于溶菌酶的荧光有增强后降低的作用,而溶菌酶对NAC-CdTe QDs的荧光具有猝灭作用,NAC-CdTe QDs与溶菌酶之间的结合力主要为静电引力和氢键作用力。第三部分:用等温滴定热量计（ITC）研究了CdTe QDs与三种金属蛋白质（肌红蛋白、血红蛋白、细胞色素c）相互作用的结合亲和力常数（K）、结合反应中的焓变和熵变（?H,?S）、结合位点数（n）等热力学参数。结果表明,NAC-CdTe QDs与肌红蛋白、血红蛋白之间的结合力主要靠静电引力,而与细胞色素c之间的结合力主要为疏水作用力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 量子点概述
• 1.2 量子点的特性
• 1.3 量子点的发光原理
• 1.4 量子点的光学特性
• 1.5 量子点的合成
• 1.5.1 有机金属合成法
• 1.5.2 水相合成法
• 1.6 量子点的表面修饰
• 1.7 量子点与蛋白质相互作用
• 1.7.1 蛋白质的结构和稳定性
• 1.7.2 量子点与蛋白质相互作用研究概述
• 1.7.3 研究方法
• 1.7.3.1 荧光光谱法
• 1.7.3.2 量热法研究
• 1.8 选题依据
• 第二章 CdTe 量子点与血清蛋白相互作用的研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂与仪器
• 2.2.2 缓冲液的配置
• 2.2.3 量子点的合成
• 2.2.4 量子点和蛋白质浓度的求法
• 2.2.5 量子点与蛋白质的相互作用
• 2.2.5.1 荧光光谱测定
• 2.2.5.2 等温滴定量热测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 CdTe 量子点的光谱表征
• 2.3.2 荧光猝灭研究
• 2.3.3 等温滴定量热研究
• 2.4 本章小结
• 第三章 CdTe 量子点与溶菌酶相互作用的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂与仪器
• 3.2.2 缓冲液的配置
• 3.2.3 量子点的合成
• 3.2.4 量子点和蛋白质浓度的求法
• 3.2.5 量子点与蛋白质的相互作用
• 3.2.5.1 荧光光谱测定
• 3.2.5.2 等温滴定量热测定
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 荧光光谱研究
• 3.3.2 等温滴定量热研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 CdTe 量子点与三种含铁金属蛋白相互作用的研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂与仪器
• 4.2.2 缓冲液的配置
• 4.2.3 量子点的合成
• 4.2.4 量子点浓度、蛋白质浓度的求法
• 4.2.5 量子点与蛋白质的相互作用
• 4.2.5.1 荧光光谱测定
• 4.2.5.2 等温滴定量热测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 荧光光谱研究
• 4.3.2 等温滴定量热研究
• 4.4 本章小节
• 第五章 总结与展望
• 5.1 结论
• 5.2 前景展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文和成果