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成都生物所在可重复使用量子点干凝胶研究上获进展

文章来源:成都生物研所 发表时间:2018-04-18

  量子点(QD),又称半导体纳米晶,一般是由II-VI族元素或Ⅲ-Ⅴ族元素构成,因其具有独特的光电性质而受到广泛关注。QD的荧光性能与其表面化学结构具有极强的依赖性,研究者们已经基于QD的荧光增强或荧光淬灭开发出了多种检测分析方法。但是,目前市面上还很难找到基于这些方法的仪器或商业化产品。其中的一个重要原因是目前开发的方法大都基于QD溶液或水凝胶,不利于储存、运输或现场快速分析,从而限制了这些检测方法的推广应用。因此,最近研究者们逐渐开始重视 干态QD检测分析材料的研究。其中,QD-聚合物干凝胶法是最简单、最有利于推广的方法,但在干燥过程中干凝胶体积会发生明显收缩,增强QD纳米晶间的相互作用(电子耦合或激子转移),最终导致材料的荧光性能大打折扣,限制了该方法的推广应用。另外,由于QD种类繁多,性质各异,目前还没有完善的方法处理废弃QD。已有报道说明废弃QD处理不当所带来的潜在巨大风险不容忽视。 

  中国科学院成都生物研究所李帮经研究员课题组长期致力于基于环糊精主客体识别作用开发新型超分子功能材料的研究。近期,他们发展了可重复使用的、具有高荧光保留率的QD干凝胶。基于mSH-CD,通过“一锅法”成功在CdTe表面修饰上βCD分子,并利用βCD分子与Ad基团的主客体包合作用成功在CdTe表面修饰一层可聚合官能团( HEMA-Ad@βCD-CdTe)。βCD分子独特的环状结构在CdTe表面构成有效空间位阻,显著抑制了CdTe在高浓度下由于纳米晶之间相互作用而导致整荧光强度降低的现象,保证了干凝胶的高QD携载量。同时,由于CdTe在聚合物网络中受到其表面βCD分子和与聚合物链相连Ad 基团间主客体包合作用的束缚,即使在干燥过程中水凝胶体积明显收缩,CdTe纳米晶仍保持均一性分散而没有形成聚集体,保证了得到的干凝胶具有高荧光保留率。不仅如此,主客体包合作用还赋予了干凝胶自愈合性能。制备的干凝胶具有多功能性的特点:不仅可以作为多种芳香类物质的定量检测平台(以香草醛为例),还可以用于定性分析(例如区分邻硝基酚与对硝基酚这两种同分异构体)。使用过的干凝胶通过简单的处理即可再次使用,减轻了处理废QD的压力。此外,还可以向干凝胶内引入相应的酶而应用于生物分析领域。 

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