pH敏感的PEG修飾CdTe量子點的合成與表征

黃偲偲，王振秋，趙子明

（徐州醫科大學藥學院，江蘇徐州221004）

pH敏感的PEG修飾CdTe量子點的合成與表征

黃偲偲，王振秋，趙子明＊

（徐州醫科大學藥學院，江蘇徐州221004）

以巰基乙酰肼（TGH）為穩定劑，PEG為表面修飾劑，采用水相合成法制備具有pH敏感性的PEG修飾CdTe量子點。結果表明TGH用量、回流時間、反應pH值對CdTe量子點的熒光特性有顯著影響；紅外圖譜證明PEG與CdTe以腙鍵結合。PEG修飾的CdTe量子點，具有良好的熒光性質。

CdTe；量子點；PEG；pH敏感性

近年來，量子點（Quantum dots,QDs）因其獨特的熒光特性而作為熒光探針被廣泛應用于生命科學領域，作為活體細胞成像、蛋白質跟蹤監測、DNA分析、疾病診斷等領域[1-3]。然而普通量子點在正常組織無選擇性的攝取和潛在的毒副作用，限制了其在臨床上的應用[4]。

本課題采用對腫瘤微酸性pH敏感的酰腙鍵作為PEG與量子點的連接鍵，PEG鏈可增加量子點的水溶性和穩定性，而酰腙鍵在腫瘤微環境斷裂可實現該量子點對腫瘤細胞選擇性的標記，降低對正常細胞的毒副作用，在腫瘤診斷、監測和治療上發揮更好的作用。

1 儀器與試劑

碲粉，巰基乙酸乙酯（AR，上海晶純試劑有限公司）；硼氫化鈉（NaBH4），氯化鎘（AR，上海展云化工有限公司）；水合肼（CP，西隴化工股份有限公司）；單甲氧基聚乙二醇（MPEG）2000醛（廈門賽諾邦格生物科技股份有限公司）；其余試劑為分析純。

FTIR-8400S傅立葉變換紅外光譜儀（日本島津）；FL4600型熒光分光光度計（日本島津）；380ZLS納米粒度測定儀（美國PSS）。

2 實驗方法

2.1 PEG修飾的碲化鎘量子點的制備

稱取0.051g碲粉和0.038gNaBH4置于反應瓶中，橡皮塞封口，塞上插針頭排氣，注入2mL無水乙醇、1mL水，室溫攪拌2h至微粉色，得碲氫化鈉混懸液。

取3mL巰基乙酸乙酯和4mL 80%水合肼置于反應瓶中，120℃回流攪拌反應4h，90℃旋轉蒸干，得巰基乙酰肼（TGH）。

將0.137g氯化鎘溶于100mL水，氮氣保護下與巰基乙酰肼攪拌混合，氫氧化鈉調pH至9，加碲氫化鈉溶液，100℃回流攪拌2h，得碲化鎘（CdTe）量子點溶膠。冷至室溫，向CdTe溶膠中加入MPEG2K醛（2g），室溫避光攪拌反應12h，12000r/min離心10min，將沉淀再分散于水中得PEG修飾的CdTe（PEG-CdTe）量子點。

2.2 PEG修飾的碲化鎘量子點的表征

紅外光譜儀測定CdTe與PEG-CdTe的紅外光譜。凍干的固體樣品與KBr粉末混勻、研磨、壓片后測試。

CdTe量子點溶液熒光光譜掃描：激發波長λex=400nm，狹縫寬度5nm，范圍200～800nm。

3 結果與討論

3.1 PEG修飾的碲化鎘量子點的制備

在巰基配體穩定的體系中，改變穩定劑與鎘離子摩爾比對CdTe的生長有直接的作用[5]。當TGH、鎘的摩爾比為2∶1和3∶1時，制備中出現沉淀。當摩爾比大于4∶1時，制備的QDs均較穩定，且熒光強度不隨摩爾比增加有明顯變化。這可能是由于TGH與鎘離子絡合形成一種空間位阻較大的五元環結構[6]，造成CdTe表面結構不完善、抗氧化能力差、易沉淀。因此，需較多TGH彌補表面缺陷。最終確定TGH與鎘摩爾比為4∶1。

本研究以TGH作穩定劑，其酰肼基解離時荷正電，反應pH值與巰基乙酸保護的CdTe量子點不同。分別調節反應液pH值為8、9、10、11，檢測QDs的生長過程。由圖1可知，pH=9時QDs的熒光強度最高，并保持穩定。而當pH進一步降低至8時會產生沉淀，熒光消失。表明pH=9時，TGH的酰肼部分荷正電，量子點不易團聚；同時不會使TGH分子間排斥力過強，影響量子點的穩定性。

圖1 不同pH值下CdTe量子點熒光譜圖

圖2為回流不同時間的TGH-CdTe量子點的熒光發射圖譜。隨反應時間延長，QDs發射峰紅移，說明粒子逐漸長大。QDs的熒光強度也隨反應時間增強，但2h后熒光強度呈下降趨勢。因此回流時間定為2h。

圖2 不同時間點量子點熒光譜圖

3.2 PEG修飾的碲化鎘量子點的表征

圖3為TGH-CdTe與PEG-CdTe的紅外光譜圖。TGH-CdTe圖譜中S-H峰（2550～2600cm-1）消失，1620cm-1的峰為酰肼上酰胺鍵的特征峰，表明TGH以巰基與CdTe結合。PEG-CdTe與TGH-CdTe相比，3100cm-1處的氨基峰消失，2880cm-1處增加了PEG的亞甲基峰，1650cm-1處增加了腙鍵的C=N峰，1120cm-1處增加了PEG的C-O-C峰，表明PEG以腙鍵與CdTe表面的巰基乙酰肼連接。

圖3 紅外光譜圖

4 結論

本研究采用水相合成法制備了以TGH為穩定劑CdTe量子點，并將PEG與量子點以酰腙鍵連接，形成pH敏感的PEG修飾CdTe量子點，表現出良好的熒光性質。此新型量子點有望特異性標記腫瘤細胞 ，將在腫瘤診斷、監測和治療上具有良好的應用前景。

[1]Wang Y,Hou YB,Tang AW,et al.Synthesis and optical properties of water-soluble CdTenanocrystals[J].ActaPhysico-ChimicaSini ca,2008,24(2):296-300.

[2]Klimov V I,Mikhailovsky A A,Xu S,et al.Optical gain and stimulated emission in nanocrystal quantum dots[J].Science,2000,290(5490):314.

[3]Whaley SR,English DS,Hu EL,et al.Selection of peptides with semiconductor binding specificity for directed nanocrystal assembly[J].Nature,2000,405(6787):665-668.

[4]Hardman R.A toxicologic review of quantum dots:toxicity depends on physicochemical and environmental factors[J].Environmental Health Perspectives,2006,114(2):165-172.

[5]Guo J,Yang W,Wang C.Systematic study of the photoluminescence dependence of thiol-capped CdTe nanocrystals on the reaction conditions[J].Journal of Physical Chemistry B,2005,109(37):17467-17473.

[6]Fleischer H,Dienes Y,Mathiasch B,et al.Cysteamine and its homoleptic complexes with group 12 metal ions.Differences in the coordination chemistry of ZnII,CdII,and HgII with a small N,S-donor ligand[J].Inorganic Chemistry,2005,44(22):8087-8096.

The Synthesis and Characterization of PEG modified CdTe Quantum Dot with pH Sensitivity

Huang Si-si,Wang Zhen-qiu,Zhao Zi-ming*
(Departmentof Pharmacy,Xuzhou Medical University,Jiangsu Xuzhou 221004)

Objective:To prepare novel CdTe quantum dots (QDs) with pH sensitivity by water-phase synthesis.Methods:CdTe QDs were synthesized in water using thioglycolic hydrazine (TGH) as the stabilizer and PEG as surface modifier.Results:The amount of TGH,the reflux time,and the pH of reaction system were found to have appreciable impactson the fluorescence property of CdTe QDs.FTIR confirmed that PEG combined CdTe by hydrazine bonds.Conclusion:PEG-modified CdTe QDs with stable fluorescent properties were synthesized successfully.

CdTe;Quantum dots;PEG;pH sensitivity

O657.3 文獻標志碼：A

2096-0387（2017）06-0035-03

黃偲偲（1996—），女，江蘇蘇州人，本科在讀，研究方向：藥劑學。

趙子明（1980—），男，江蘇徐州人，博士，副教授，研究方向：納米遞藥系統。