胡先運(yùn), 孟鐵宏, 張汝國, 江家志, 黃星宏
(1. 東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 生物電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京 210096;2. 黔南民族醫(yī)學(xué)高等??茖W(xué)校, 貴州 都勻 558000)
基于InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針的DNA檢測
胡先運(yùn)1,2, 孟鐵宏2, 張汝國2, 江家志2, 黃星宏2
(1. 東南大學(xué)生物科學(xué)與醫(yī)學(xué)工程學(xué)院 生物電子學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 江蘇 南京 210096;2. 黔南民族醫(yī)學(xué)高等??茖W(xué)校, 貴州 都勻 558000)
利用巰基丙酸包覆的InP@ZnS 量子點(diǎn)(QDs)與Dured構(gòu)建了一種檢測DNA的熒光探針。在該探針中,以環(huán)境友好型帶負(fù)電的InP@ZnS量子點(diǎn)為熒光團(tuán),與帶正電的Dured通過靜電結(jié)合,構(gòu)建了InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針。通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)機(jī)理,量子點(diǎn)熒光被猝滅;當(dāng)DNA存在時,Dured與DNA的特異性結(jié)合使Dured從InP@ZnS QDs表面脫附,F(xiàn)RET過程被打斷,InP@ZnS QDs熒光恢復(fù),以熒光“關(guān)-開”方式檢測DNA。該探針檢測DNA的線性范圍為2.0~275.0 ng·L-1,檢測限為1.0 ng·L-1,并可用于模擬生物生理?xiàng)l件下的DNA檢測。
InP@ZnS量子點(diǎn); 熒光探針; DNA; 熒光共振能量轉(zhuǎn)移
量子點(diǎn)(Quantum dots,QDs)又稱為半導(dǎo)體納米晶體,相較于傳統(tǒng)的有機(jī)染料,具有優(yōu)良的光學(xué)性能和電學(xué)性質(zhì)而被廣泛應(yīng)用于生物、食品、醫(yī)學(xué)等研究領(lǐng)域[1-4]。量子點(diǎn)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)在寬的激發(fā)光譜、窄而對稱的發(fā)射光譜、光穩(wěn)定性好、發(fā)光效率高等方面,有望替代傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料,用于各種生物分子的熒光檢測[5-8]。目前,隨著Ⅱ-Ⅵ族 量子點(diǎn)(如 CdTe、CdSe等)制備技術(shù)的成熟,其在生物傳感領(lǐng)域已得到很大的發(fā)展[9-11]。與之相比,Ⅲ-Ⅴ族量子點(diǎn)(如InP)的制備要求苛刻,其應(yīng)用受到了很大限制。然而,InP 量子點(diǎn)具有較低的毒性,不含有Cd、Hg等有毒元素,其光譜范圍覆蓋可見及近紅外區(qū)(500~850 nm),并且具有相對較小的粒子尺寸。優(yōu)異的生物相容性以及光學(xué)性能,使得 InP 量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域表現(xiàn)出誘人的前景[12-15]。
DNA作為遺傳信息的載體,其與有機(jī)小分子相互作用的研究對于闡明DNA靶標(biāo)藥物與 DNA相互作用機(jī)制以及疾病的起源具有重要意義,是分子生物學(xué)和生命化學(xué)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)[16-17],同時核酸的定量分析是核酸研究的基礎(chǔ)。熒光分析法因其簡便快速、靈敏度高的優(yōu)點(diǎn), 已成為核酸分析的最重要手段之一[18-20]。目前與DNA相互作用的小分子熒光染料主要有二苯并咪唑、溴化乙啶及其二聚體以及Dured(5,5′-(6,22-二氧11,14,17-三氧雜-7,21-二氮雜二十七烷-1,27-二基)雙(3,8-二氨基-6-苯基菲啶-5-碘化銨))等[16],其作為核酸探針的檢測靈敏度主要取決于熒光染料的高量子產(chǎn)率以及與DNA相互作用的特異性。但是,有機(jī)熒光染料容易發(fā)生光漂白現(xiàn)象而使其信號減弱, 從而限制了其在痕量核酸檢測中的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)DNA靈敏檢測依然是眾多研究者致力的方向,篩選和構(gòu)建DNA有效識別體是實(shí)現(xiàn)DNA簡單靈敏檢測的有效手段。
利用量子點(diǎn)的優(yōu)良的熒光性能,目前開始設(shè)計(jì)三元體系,以DNA特異識別劑作為中間體,用量子點(diǎn)的熒光開關(guān)變化間接測定DNA[21-26]。Dured作為DNA的特異插入劑,因其安全、穩(wěn)定、性價比高的特點(diǎn),已被逐漸應(yīng)用于DNA的熒光標(biāo)記[27-28]。本文基于Dured與DNA的特異性結(jié)合,以環(huán)境友好型InP@ZnS量子點(diǎn)為熒光團(tuán),利用水溶性InP@ZnS QDs的較好的熒光性能以及顏色可調(diào)的特性與Dured結(jié)合,構(gòu)建了InP@ZnS QDs的三元體系熒光探針,研究了量子點(diǎn)與Dured的作用機(jī)理,通過InP@ZnS QDs熒光“關(guān)-開”方式,建立一種簡便快速測定DNA的熒光分析法,為核酸的定量分析以及小分子藥物篩選開辟新的途徑。
2.1 試劑與儀器
小牛胸腺DNA(DNA)購買于Sigma-Aldrich公司,貯液用pH為7.4的Tris-HCl 緩沖溶液溶解,4 ℃保存?zhèn)溆谩ured購買于Biotium公司;醋酸銦(In(AC)3)、十四烷脂肪酸、硫、硬脂酸鋅、辛胺、巰基丙酸(MPA)購買于Alfa Aesar公司;十八烯(ODE)購于Aldrich;三(三甲硅烷基)膦(P(TMS)3)購買于Strem Chemicals公司。
量子點(diǎn)的熒光和紫外吸收光譜分別在Hitachi F-7000和Hitachi U-4100光譜儀上測量。量子點(diǎn)形貌用JEM-2100透射電子顯微鏡測量。Zeta電位在Malvern Zetasizer Nano-ZS粒徑分析儀(Malvern, U.K.)上測量。超純水(ρ>18 MΩ·cm-1)通過Pall Cascade AN超純水系統(tǒng)制備。
2.2 InP@ZnS QDs制備
按照文獻(xiàn)[29]的方法并加以改進(jìn),合成水溶性InP@ZnS QDs,具體合成方法如下:以十四酸銦、三(三甲硅烷基)膦、辛胺為前驅(qū)體,采用熱注入法合成InP核。以硬脂酸鋅、硫?yàn)榍疤嵛镔|(zhì),通過連續(xù)離子層吸附反應(yīng),在InP核上包覆ZnS殼層。通過調(diào)節(jié)前驅(qū)體比例以及ZnS殼層層數(shù),合成核殼型油溶性InP@ZnS量子點(diǎn)。通過配體交換方法,制備出高質(zhì)量水溶性MPA-InP@ZnS量子點(diǎn)。取8 mL 10 μmol·L-1油溶性InP@ZnS量子點(diǎn),加入2 mL MPA,在60 ℃下反應(yīng)48 h,離心,用氯仿洗去沒有反應(yīng)的MPA。加入2 mL超純水溶解,調(diào)至pH=8,4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
2.3 熒光測定
在熒光猝滅實(shí)驗(yàn)中,將不同濃度的Dured水溶液加入到InP@ZnS QDs溶液中,兩者充分混合,InP@ZnS QDs濃度為0.1 μmol·L-1。在熒光恢復(fù)實(shí)驗(yàn)中,將一定濃度的DNA水溶液和0.1 μmol·L-1InP@ZnS QDs/Dured水溶液在室溫下混合。所有熒光測量實(shí)驗(yàn)均是在室溫條件下進(jìn)行的,光電倍增管(PMT)電壓為700 V,狹縫寬度為5 nm。
實(shí)驗(yàn)原理如圖1所示。帶正電的Dured和帶負(fù)電的巰基丙酸(MPA)包覆的InP@ZnS量子點(diǎn)靜電吸附,形成InP@ZnS QDs/Dured 納米復(fù)合物。由于QDs向Dured存在有效的熒光共振能量轉(zhuǎn)移(Fluorescence resonance energy transfer,F(xiàn)RET)過程,InP@ZnS QDs/Dured復(fù)合物提供了熒光(PL)信號“關(guān)”的狀態(tài)。有DNA存在時,Dured特異與DNA結(jié)合而從InP@ZnS QDs表面脫附,InP@ZnS QDs的熒光恢復(fù),呈現(xiàn)出熒光信號“開”的狀態(tài)。因此,通過InP@ZnS QDs/Dured熒光探針的信號“關(guān)-開”的形式,能夠靈敏和特異性地識別DNA。
圖1 基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移機(jī)制的InP@ZnS QDs/Dured納米復(fù)合物檢測DNA示意圖
3.1 水溶性InP@ZnS QDs制備
核殼型InP@ZnS QDs合成過程如圖2(a)所示。通過熱注入合成了InP量子點(diǎn)核,由于InP量子點(diǎn)單核的熒光很弱,所以通過連續(xù)離子層吸附反應(yīng),在其外層包覆ZnS殼層,形成核殼型的InP@ZnS QDs。ZnS殼層可以有效增加QDs的熒光強(qiáng)度,并且可以提高InP QDs的穩(wěn)定性,如圖2(b)、(c)所示。InP量子點(diǎn)熒光很弱,其熒光量子產(chǎn)率小于1%。包覆第一層ZnS殼層后,量子點(diǎn)熒光顯著增強(qiáng);包覆第二層ZnS殼層后,量子點(diǎn)的熒光進(jìn)一步增強(qiáng),InP@ZnS QDs的熒光量子產(chǎn)率達(dá)到34%,結(jié)果與文獻(xiàn)[29]結(jié)果吻合。InP@ZnS QDs在放置4~6個月后,其熒光沒有明顯變化,說明具有較好的熒光穩(wěn)定性。通過配體交換方法,我們制備出水溶性MPA包覆的InP@ZnS量子點(diǎn)。由圖2(d)可知,InP@ZnS QDs發(fā)射波長的最大發(fā)射峰為511 nm(半峰寬為53 nm),第一吸收峰為454 nm。在紫外燈下,量子點(diǎn)熒光顏色為綠色。將羅丹明B作為標(biāo)準(zhǔn)樣,測得其量子產(chǎn)率為20%。圖2(e)中的透射電子顯微鏡(TEM)以及高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)圖像顯示,水溶性InP@ZnS量子點(diǎn)分散均勻,粒徑為2.8 nm。
3.2 InP@ZnS QDs/Dured納米復(fù)合物構(gòu)建
我們制備了水溶性MPA包覆的綠色I(xiàn)nP@ZnS QDs,發(fā)射波長為511 nm。將0.1 μmol·L-1的InP@ZnS QDs與不同濃度的Dured混合,帶正電荷的Dured靜電吸附在MPA包覆的InP@ZnS QDs表面,共組裝成InP@ZnS QDs/Dured納米復(fù)合物。如圖3(a)所示,隨著加入的Dured濃度的逐漸增加,InP@ZnS QDs的zeta電位呈線性增大。當(dāng)Dured/InP@ZnS QDs的濃度比大于10∶1時,InP@ZnS QDs表面的zeta電位不再增加,趨于飽和,說明帶正電的Dured靜電吸附到帶負(fù)電的InP@ZnS QDs的表面,并且每個InP@ZnS QDs表面平均可以吸附10個分子的Dured。另外,如圖3(b)的紅外光譜所示,所制備的MPA-InP@ZnS QDs/Dured納米復(fù)合物與MPA-InP@ZnS QDs出現(xiàn)了Dured的特征振動峰(1 627 cm-1, 1 110 cm-1)。說明Dured已結(jié)合在MPA-InP@ZnS QDs表面。
圖2 (a)核殼型的InP@ZnS QDs合成過程示意圖;(b)ZnS殼層對InP量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度的影響;(c)InP@ZnS QDs的時間穩(wěn)定性;(d)綠色I(xiàn)nP@ZnS QDs的吸收和發(fā)射光譜,插入圖為紫外燈下的熒光圖片;(e)綠色I(xiàn)nP@ZnS QDs的透射電鏡(TEM)以及高分辨透射電鏡(HRTEM)圖像。
Fig.2 (a) Schematic illustration of InP@ZnS QDs synthesis. (b) PL intensity changes of InP QDs with different ZnS layers. (c) PL intensity of InP@ZnS QDs under different time. (d) Absorption and emission spectra of InP@ZnS QDs. (e) (HR)TEM images of InP@ZnS QDs.
圖3 (a)不同濃度比的Dured/ InP@ZnS QDs的zeta電位;(b) InP@ZnS QDs、Dured、InP@ZnS QDs/Dured以及InP@ZnS QDs/Dured加入DNA后的離心沉淀物的紅外光譜圖。
Fig.3 (a) Zeta potentials of Dured/ InP@ZnS QDs with different molar ratios. (b) FTIR spectra of MPA-capped InP@ZnS QDs, Dured, the precipitates of InP@ZnS QDs/Dured in the absence/presence of DNA.
3.3 Dured猝滅InP@ZnS QDs的熒光
當(dāng)不同濃度的Dured加入到0.1 μmol·L-1InP@ZnS QDs中時,如圖4(a)所示,Dured能夠逐漸猝滅InP@ZnS QDs的熒光。當(dāng)Dured濃度為1.0 μmol·L-1時,InP@ZnS QDs熒光猝滅到原來的29.0%;當(dāng)Dured濃度為5.0 μmol·L-1時,InP@ZnS QDs熒光猝滅到原來的2.0%。Dured濃度在0~1.0 μmol·L-1范圍內(nèi)時,InP@ZnS QDs的相對熒光強(qiáng)度(I/I0,I和I0分別是InP@ZnS QDs/Dured和原始0.1 μmol·L-1InP@ZnS QDs的熒光強(qiáng)度)與Dured的濃度呈現(xiàn)出線性關(guān)系,R2=0.992,如圖4(b)所示。這表明當(dāng)Dured濃度較低(0~1.0 μmol·L-1)時,Dured能夠完全吸附到InP@ZnS QDs表面;當(dāng)Dured濃度大于1.0 μmol·L-1后,Dured不能完全吸附到InP@ZnS QDs表面。為了構(gòu)建對DNA靈敏的InP@ZnS QDs/Dured熒光探針,我們將0.1 μmol·L-1InP@ZnS QDs和1.0 μmol·L-1的Dured(Dured和InP@ZnS QDs濃度比為10∶1)自組裝構(gòu)建InP@ZnS QDs/Dured熒光探針。
圖4 (a) InP@ZnS QDs溶液中加入不同濃度Dured后的熒光光譜;(b)相對熒光強(qiáng)度的變化。
Fig.4 (a) PL spectra of 0.1 μmol·L-1InP@ZnS QDs with different Dured concentration. (b) Relationship between relative PL intensity (I/I0) of InP@ZnS QDs and Dured concentration.
3.4 InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針檢測DNA
圖5(a)為InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針中加入不同濃度DNA的熒光光譜圖。隨著加入的DNA濃度增加,InP@ZnS QDs/Dured復(fù)合物的熒光強(qiáng)度逐漸增大。當(dāng)DNA濃度增加到400.0 ng·L-1時,探針熒光恢復(fù)到原來的約76%。我們進(jìn)一步建立了DNA濃度與InP@ZnS QDs/Dured復(fù)合物熒光恢復(fù)強(qiáng)度之間的線性響應(yīng)關(guān)系,如圖5(b)所示。當(dāng)DNA的濃度在2.0~275.0 ng·L-1范圍內(nèi)變化時,DNA的濃度與InP@ZnS QDs/Dured復(fù)合物的相對熒光強(qiáng)度(I/I0)呈現(xiàn)出良好的線性關(guān)系(I是InP@ZnS QDs/Dured中加入DNA后的熒光強(qiáng)度,I0是原始InP@ZnS QDs的熒光強(qiáng)度),線性方程為I/I0=0.274+0.0017×CDNA(R2=0.998)。根據(jù)3σ IUPAC標(biāo)準(zhǔn),得到的檢測限為1.0 ng·L-1。繼續(xù)增加DNA濃度,InP@ZnS QDs/Dured復(fù)合物的相對熒光強(qiáng)度變化逐漸平緩。當(dāng)DNA濃度達(dá)到350.0 ng·L-1時,InP@ZnS QDs/Dured的熒光恢復(fù)達(dá)到飽和。另外,我們通過測量InP@ZnS QDs/Dured復(fù)合物中加入DNA后的離心沉淀物的紅外光譜,如圖3(b)所示,進(jìn)一步驗(yàn)證了加入DNA 后,打斷了InP@ZnS QDs和Dured的相互作用。當(dāng)50.0 ng·L-1DNA加入到InP@ZnS QDs/Dured復(fù)合物中時,其離心沉淀物的紅外光譜中Dured的特征振動峰減弱(1 627 cm-1,1 110 cm-1)。當(dāng)加入400.0 ng·L-1DNA后,其離心沉淀物的FTIR光譜中的Dured的特征振動峰消失,并且與InP@ZnS QDs的相同,證明在InP@ZnS QDs/Dured探針中加入DNA,其熒光恢復(fù)是由于加入的DNA使Dured從InP@ZnS QDs表面脫附。
圖5 (a) InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針中加入DNA的熒光恢復(fù)光譜;(b)相對熒光強(qiáng)度曲線。
Fig.5 (a) PL spectra representing the recovery of InP@ZnS QDs/Dured fluorescent nanoprobe by DNA. (b) Relationship betweenI/I0and DNA concentration.
3.5 InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針的選擇性
生物體液中含有一些常見生物分子和離子,如氨基酸、無機(jī)離子等,我們對其對InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針檢測體系的干擾進(jìn)行了考察,如圖6所示。在檢測300 ng·L-1的DNA時,其他常見離子和生物分子允許倍率分別為:100倍的葡萄糖、甘氨酸、色氨酸、丙氨酸、胱氨酸、半胱氨酸,以及10倍的常見金屬離子Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、Fe2+及Cl-。它們均不產(chǎn)生明顯干擾。
圖6 常見生物分子和離子對InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針的影響
Fig.6 Effect of common biomolecules and ions on InP@ZnS QDs/Dured fluorescent nanoprobe
3.6 InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針檢測原理
我們選用綠色帶負(fù)電荷的InP@ZnS QDs,其發(fā)射波長為511 nm,與帶正電荷的Dured共組裝,兩者相互靠近,形成InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針。Dured在496 nm有很強(qiáng)的吸收峰,如圖7所示。當(dāng)用365 nm激發(fā)量子點(diǎn)時,InP@ZnS QDs在511 nm處的發(fā)射光譜與Dured的吸收光譜有很強(qiáng)的重疊,量子點(diǎn)向Dured發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移,量子點(diǎn)的熒光猝滅。當(dāng)DNA存在時,Dured與DNA結(jié)合形成Dured/DNA,其511 nm處的吸收降低,InP@ZnS QDs在511 nm處的發(fā)射光譜與Dured/DNA的吸收光譜重疊減少,InP@ZnS QDs與Dured之間的FRET效率降低,量子點(diǎn)熒光恢復(fù)。另外,InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針中加入DNA,Dured與DNA結(jié)合,從InP@ZnS QDs表面脫附,InP@ZnS QDs與Dured兩者之間距離拉大,F(xiàn)RET效率進(jìn)一步降低,因此InP@ZnS QDs熒光恢復(fù)。
圖7 Dured、Dured/DNA的吸收光譜和InP@ZnS QDs的發(fā)射光譜。
Fig.7 Absorption spectra of Dured and Dured/DNA and emission spectra of InP@ZnS QDs, respectively.
3.7 InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針在模擬生理樣品中的應(yīng)用
為進(jìn)一步驗(yàn)證InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針用于實(shí)際樣品中DNA測定的可行性,我們進(jìn)行了模擬生理離子條件為10 mmol·L-1的實(shí)驗(yàn),pH=7.4的磷酸緩沖溶液中包含140.0 mmol·L-1Na+、5.0 mmol·L-1K+、2.5 mmol·L-1Ca2+、1.0 mmol·L-1Mg2+和20.0 μmol·L-1Fe2+,與人體血清的離子環(huán)境類似,結(jié)果如表1所示。分析結(jié)果表明測定值與理論值相吻合,回收率和相對標(biāo)準(zhǔn)偏差結(jié)果較好。因此,可以確定該方法測定DNA具有可行性。
表1 InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針在模擬生理樣品中測定
Tab.1 Analytical results of InP@ZnS QDs/Dured fluorescent nanoprobe under simulated physiological sample
SampleNo.Added/(ng·L-1)Determined/(ng·L-1)Recovery/%RSD/%150.050.5101.02.52200.0198.499.22.1
基于FRET機(jī)理,通過MPA包覆的InP@ZnS QDs與Dured構(gòu)建了一種檢測DNA的熒光探針。在該探針中,以環(huán)境友好型帶負(fù)電InP@ZnS量子點(diǎn)為熒光團(tuán),與正電Dured通過靜電結(jié)合,構(gòu)建了InP@ZnS QDs/Dured納米熒光探針,量子點(diǎn)熒光猝滅。當(dāng)DNA存在時,Dured與DNA的特異性結(jié)合,Dured從InP@ZnS QDs表面脫附,F(xiàn)RET過程被打斷,InP@ZnS QDs熒光恢復(fù),以熒光“關(guān)-開”方式檢測DNA。該方法檢測DNA的線性范圍為2.0~275.0 ng·L-1,檢測限為1.0 ng·L-1,并可用于模擬生理?xiàng)l件下的DNA檢測。
[1] BRUCHEZ Jr M, MORONNE M, GIN P,etal.. Semiconductor nanocrystals as fluorescent biological labels [J].Science, 1998, 281(5385):2013-2016.
[2] HU X Y, ZHU K, GUO Q S,etal.. Ligand displacement-induced fluorescence switch of quantum dots for ultrasensitive detection of cadmium ions [J].Anal.Chim.Acta, 2014, 812:191-198.
[3] CLAPP A R, MEDINTZ I L, MAURO J M,etal.. Fluorescence resonance energy transfer between quantum dot donors and dye-labeled protein acceptors [J].J.Am.Chem.Soc., 2004, 126(1):301-310.
[4] 王國慶, 陳兆鵬, 陳令新. 基于核酸適配體和納米粒子的光學(xué)探針 [J]. 化學(xué)進(jìn)展, 2010, 22(2-3):489-499. WANG G Q, CHEN Z P, CHEN L X. Aptamer-nanoparticle-based optical probes [J].Prog.Chem., 2010, 22(2-3):489-499. (in Chinese)
[5] BIJU V, ITOH T, ISHIKAWA M. Delivering quantum dots to cells: bioconjugated quantum dots for targeted and nonspecific extracellular and intracellular imaging [J].Chem.Soc.Rev., 2010, 39(8):3031-3056.
[6] ALIVISATOS A P. Semiconductor clusters, nanocrystals, and quantum dots [J].Science, 1996, 271(5251):933-937.
[7] PENG X G, MANNA L, YANG W D,etal.. Shape control of CdSe nanocrystals [J].Nature, 2000, 404(6773):59-61.
[8] BURDA C, CHEN X B, NARAYANAN R,etal.. Chemistry and properties of nanocrystals of different shapes [J].Chem.Rev., 2005, 105(4):1025-1102.
[9] PENG Z A, PENG X G. Formation of high-quality CdTe, CdSe, and CdS nanocrystals using CdO as precursor [J].J.Am.Chem.Soc., 2001, 123(1):183-184.
[10] LI L, QIAN H F, REN J C. Rapid synthesis of highly luminescent CdTe nanocrystals in the aqueous phase by microwave irradiation with controllable temperature [J].Chem.Commun., 2005(4):528-530.
[11] 鄒函君, 曹淵, 徐彥芹, 等. 熒光量子點(diǎn)及其在生物檢測中的應(yīng)用 [J]. 化學(xué)通報, 2012, 75(3):209-215. ZOU H J, CAO Y, XU Y Q,etal.. Fluorescent quantum dots and their application in biological detection [J].Chemistry, 2012, 75(3):209-215. (in Chinese)
[12] MA Q, SU X G. Near-infrared quantum dots: synthesis, functionalization and analytical applications [J].Analyst, 2010, 135(8):1867-1877.
[13] BHARALI D J, LUCEY D W, JAYAKUMAR H,etal.. Folate-receptor-mediated delivery of InP quantum dots for bioimaging using confocal and two-photon microscopy [J].J.Am.Chem.Soc., 2005, 127(32):11364-11371.
[14] YONG K T, DING H, ROY I,etal.. Imaging pancreatic cancer using bioconjugated InP quantum dots [J].ACSNano, 2009, 3(3):502-510.
[15] BRUNETTI V, CHIBLI H, FIAMMENGO R,etal.. InP/ZnS as a safer alternative to CdSe/ZnS core/shell quantum dots:invitroandinvivotoxicity assessment [J].Nanoscale, 2013, 5(1):307-317.
[16] 劉軍, 羅國安, 王義明, 等. 小分子與核酸相互作用的研究進(jìn)展 [J]. 藥學(xué)學(xué)報, 2001, 36(1):74-78. LIU J, LUO G A, WANG Y M,etal.. Research development of the interaction of small molecules with nucleic acids [J].ActaPharm.Sinica, 2001, 36(1):74-78. (in Chinese)
[17] 王興明, 黎泓波, 胡亞敏, 等. 蘇木素與DNA相互作用的光譜研究 [J]. 化學(xué)學(xué)報, 2007, 65(2):140-146. WANG X M, LI H B, HU Y M,etal.. Study on the interaction between hematoxylin and DNA by spectrometry [J].ActaChim.Sinica, 2007, 65(2):140-146. (in Chinese)
[18] 俞英, 吳霖, 譚麗賢. 堿性品紅熒光法測定脫氧核糖核酸及其機(jī)理的研究 [J]. 分析化學(xué), 2004, 32(5):628-632. YU Y, WU L, TAN L X. Fluorimetric determination of deoxyribonucleic acid with rosaniline as the probe and its reaction mechanism [J].Chin.J.Anal.Chem., 2004, 32(5):628-632. (in Chinese)
[19] RILEY J, JENNER D, SMITH J C,etal.. Rapid determination of DNA concentration in multiple samples [J].NucleicAcidsRes., 1989, 17(20):8383.
[20] HE S J, SONG B, LI D,etal.. A graphene nanoprobe for rapid, sensitive, and multicolor fluorescent DNA analysis [J].Adv.Funct.Mater., 2010, 20(3):453-459.
[21] ZHU K, HU X Y, GE Q Y,etal.. Fluorescent recognition of deoxyribonucleic acids by a quantum dot/meso-tetrakis(N-methylpyridinium-4-yl)porphyrin complex based on a photo induced electron-transfer mechanism [J].Anal.Chim.Acta, 2014, 812:199-205.
[22] ZHANG L, ZHU K, DING T,etal.. Quantum dot-phenanthroline dyads: detection of double-stranded DNA using a photoinduced hole transfer mechanism [J].Analyst, 2013, 138(3):887-893.
[23] 司芳瑞, 苗艷明, 楊茂青, 等. 基于MPA包覆的Mn摻雜ZnS量子點(diǎn)/米托蒽醌復(fù)合體系對DNA的檢測 [J]. 發(fā)光學(xué)報, 2016, 37(1):13-21. SI F R, MIAO Y M, YANG M Q,etal.. Detection of DNA based on manganese-doped ZnS quantum dots/MTX composite system [J].Chin.J.Lumin., 2016, 37(1):13-21. (in Chinese)
[24] 龔會平, 劉紹璞, 殷鵬飛, 等. 熒光可逆調(diào)控研究CdTe量子點(diǎn)-吖啶橙-小牛胸腺DNA的相互作用及分析應(yīng)用 [J]. 化學(xué)學(xué)報, 2011, 69(23):2843-2850. GONG H P, LIU S P, YIN P F,etal.. Study on the interaction between CdTe quantum dot-acridine orange-calf thymus DNA by fluorescence reversible control [J].ActaChim.Sinica, 2011, 69(23): 2843-2850. (in Chinese)
[25] 徐靖, 趙應(yīng)聲, 王洪梅, 等. 應(yīng)用水相合成的CdTePCdS核殼型量子點(diǎn)熒光探針測定DNA [J]. 分析試驗(yàn)室, 2006, 25(4):50-53. XU J, ZHAO Y S, WANG H M,etal.. Application of CdTePCdS core-shell quantum dots synthesized in an aqueous solution as fluorescence probe in the determination of nucleic acids [J].Chin.J.Anal.Lab., 2006, 25(4):50-53. (in Chinese)
[26] LIU Y H, TSAI Y Y, CHIEN H J,etal.. Quantum-dot-embedded silica nanotubes as nanoprobes for simple and sensitive DNA detection [J].Nanotechnology, 2011, 22(15):155102-1-7.
[27] 時姍姍, 章如松, 馬恒輝, 等. 介紹一種新型的核酸染料DuRed [J]. 診斷病理學(xué)雜志, 2015, 22(2):122. SHI S S, ZHANG R S, MA H H,etal.. DuRed—A novel nucleic acid dye [J].J.Diag.Pathol., 2015, 22(2):122. (in Chinese)
[28] HUANG Q, BAUM L, FU W L. Simple and practical staining of DNA with GelRed in agarose gel electrophoresis [J].Clin.Lab., 2010, 56(3-4):149-152.
[29] XIE R, BATTAGLIA D, PENG X. Colloidal InP nanocrystals as efficient emitters covering blue to near-infrared [J].J.Am.Chem.Soc., 2007, 129(50):15432-15433.
胡先運(yùn)(1981-),男,安徽金寨人,博士研究生,副教授,2007年于貴州師范大學(xué)獲得碩士學(xué)位,主要從事納米熒光傳感方面的研究。
E-mail: huxianyun2004@163.com
InP@ZnS QDs/Dured Fluorescent Nanoprobe for The Detection of DNA
HU Xian-yun1,2*, MENG Tie-hong2, ZHANG Ru-guo2, JIANG Jia-zhi2, HUANG Xing-hong2
(1.StateKeyLaboratoryofBioelectronics,SchoolofBiologicalScienceandMedicalEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China;2.QiannanMedicalCollegeforNationalities,Duyun558000,China)
The fluorescent nanoprobe for the detection of DNA was established by utilizing mercaptopropionic acid coated InP@ZnS QDs and Dured. In this nanoprobe. The InP@ZnS QDs/Dured fluorescent nanoprobes were structured by electrostatic interactions between environment friendly, negatively charged InP@ZnS quantum dots and positively charged Dured, and then the fluorescence of InP@ZnS QDs/Dured was quenched through fluorescence resonance energy transfer (FRET). At presence of DNA, DNA and Dured were specific binding, which enable Dured removing from the surface of InP@ZnS QDs and achieving fluorescence recovery of InP@ZnS QDs. Thus, the detection of DNA was realized. The linear range of the InP@ZnS QDs/Dured fluorescent nanoprobes for DNA detection and the detection limit were 2.0-275.0 ng·L-1and 1.0 ng·L-1, respectively. The InP@ZnS QDs/Dured fluorescent nanoprobes can be also used in rapid detection of DNA under simulated physiological conditions.
InP@ZnS quantum dots; fluorescent probe; DNA; FRET
1000-7032(2017)03-0288-08
2016-09-19;
2016-10-15
國家自然科學(xué)基金(21545006); 貴州省自然科學(xué)基金(2015GZ48861,2016GZ13752); 中央高?;究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金(KYLX0187); 黔南民族醫(yī)??蒲谢?QNYZ201601)資助項(xiàng)目 Supported by National Natural Science Foundation of China(21545006); Natural Science Foundation of Guizhou Province(2015GZ48861,2016GZ13752); Special Fund for Basic Scientific Research of Central University(KYLX0187); National Medical Research Foundation of Qiannan(QNYZ201601)
O482.31
A
10.3788/fgxb20173803.0288
*CorrespondingAuthor,E-mail:huxianyun2004@163.com