MoS?量子點(diǎn)熒光探針：從設(shè)計(jì)基石到生物傳感應(yīng)用的深度剖析一、引言1.1研究背景與意義量子點(diǎn)（QuantumDots，QDs）作為一種準(zhǔn)零維的納米晶粒，由于其三個(gè)維度均受到量子限域，展現(xiàn)出一系列獨(dú)特且優(yōu)異的光學(xué)性能。例如，量子點(diǎn)具有激發(fā)波長范圍寬的特性，這意味著它可以被多種不同波長的光所激發(fā)，極大地拓展了其激發(fā)光源的選擇范圍。其發(fā)射波長范圍窄且對稱，能夠發(fā)射出非常純凈、特定波長的光，這一特性在對發(fā)光純度要求較高的應(yīng)用中具有重要價(jià)值。同時(shí)，量子點(diǎn)還擁有高量子產(chǎn)率，使其能夠更高效地將吸收的能量轉(zhuǎn)化為熒光發(fā)射出來；長熒光壽命保證了其熒光信號在較長時(shí)間內(nèi)的穩(wěn)定性；以及出色的光學(xué)性能穩(wěn)定性，使其在不同的環(huán)境條件下依然能保持良好的光學(xué)特性。憑借這些卓越的性能，量子點(diǎn)在眾多領(lǐng)域得到了廣泛且深入的應(yīng)用。在顯示領(lǐng)域，量子點(diǎn)技術(shù)的應(yīng)用使得顯示屏幕能夠呈現(xiàn)出更加鮮艷、逼真的色彩，顯著提升了圖像的質(zhì)量和視覺效果，為用戶帶來了全新的視覺體驗(yàn)。在照明領(lǐng)域，量子點(diǎn)照明產(chǎn)品具有高效節(jié)能、發(fā)光均勻等優(yōu)點(diǎn)，有望成為未來照明的主流技術(shù)之一。在太陽能電池方面，量子點(diǎn)可以提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，為解決能源問題提供了新的途徑。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，量子點(diǎn)更是展現(xiàn)出了巨大的潛力，其作為熒光探針在生物標(biāo)記、成像與傳感等方面的應(yīng)用，為生物醫(yī)學(xué)研究和臨床診斷提供了強(qiáng)有力的工具。二硫化鉬量子點(diǎn)（MoS?QuantumDots，MoS?QDs）作為量子點(diǎn)家族中的重要成員，在生物傳感領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢和重要的研究價(jià)值。MoS?是一種典型的二維過渡金屬硫族化合物，由硫原子和鉬原子通過共價(jià)鍵相互連接形成類似于蜂窩狀的層狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)MoS?被制備成量子點(diǎn)時(shí)，由于尺寸效應(yīng)和量子限域效應(yīng)，它不僅繼承了MoS?本身的一些優(yōu)異特性，如良好的化學(xué)穩(wěn)定性、高載流子遷移率等，還展現(xiàn)出一些新的特性。MoS?量子點(diǎn)具有良好的生物相容性，這使得它在與生物分子或生物體系相互作用時(shí)，能夠最大程度地減少對生物體系正常生理功能的干擾，從而為其在生物傳感中的應(yīng)用提供了可靠的基礎(chǔ)。其獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，如熒光發(fā)射特性，使其能夠作為熒光探針用于生物分子的檢測和分析。此外，MoS?量子點(diǎn)表面存在豐富的活性位點(diǎn)，這些位點(diǎn)可以通過化學(xué)修飾的方法連接各種生物識別分子，如抗體、核酸、酶等，從而實(shí)現(xiàn)對特定生物目標(biāo)物的特異性識別和檢測。這種特異性識別能力在復(fù)雜的生物樣品中尤為重要，能夠有效提高檢測的準(zhǔn)確性和可靠性，減少誤判的可能性。生物傳感技術(shù)在生命科學(xué)研究、臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測、食品安全檢測等眾多領(lǐng)域都扮演著至關(guān)重要的角色。例如，在臨床診斷中，快速、準(zhǔn)確地檢測出疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物對于疾病的早期診斷和治療具有決定性的意義。通過生物傳感技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對腫瘤標(biāo)志物、病原體等的快速檢測，為醫(yī)生提供及時(shí)、準(zhǔn)確的診斷信息，從而制定更加有效的治療方案。在環(huán)境監(jiān)測方面，生物傳感技術(shù)能夠?qū)Νh(huán)境中的污染物、重金屬離子等進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)環(huán)境污染問題，為環(huán)境保護(hù)和治理提供科學(xué)依據(jù)。在食品安全檢測中，生物傳感技術(shù)可以檢測食品中的有害物質(zhì)、農(nóng)藥殘留、微生物等，保障食品安全，維護(hù)消費(fèi)者的健康。然而，傳統(tǒng)的生物傳感技術(shù)在檢測靈敏度、特異性、檢測速度等方面存在一定的局限性，難以滿足日益增長的檢測需求?；贛oS?量子點(diǎn)熒光探針的生物傳感技術(shù)，為解決傳統(tǒng)生物傳感技術(shù)的不足提供了新的思路和方法。通過合理設(shè)計(jì)和優(yōu)化MoS?量子點(diǎn)熒光探針的結(jié)構(gòu)和性能，可以實(shí)現(xiàn)對生物目標(biāo)物的高靈敏、高特異性檢測，同時(shí)提高檢測速度，降低檢測成本。例如，通過調(diào)控MoS?量子點(diǎn)的尺寸、表面修飾等，可以精確調(diào)節(jié)其熒光性能，使其對特定生物分子具有更高的響應(yīng)靈敏度。此外，利用MoS?量子點(diǎn)與生物識別分子的協(xié)同作用，可以進(jìn)一步提高檢測的特異性，有效區(qū)分不同的生物目標(biāo)物。因此，開展基于MoS?量子點(diǎn)熒光探針的設(shè)計(jì)及生物傳感研究，對于推動(dòng)生物傳感技術(shù)的發(fā)展，提高生物分子檢測的水平，具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。它將為生命科學(xué)研究、臨床診斷、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域提供更加先進(jìn)、高效的檢測手段，為解決相關(guān)領(lǐng)域的實(shí)際問題提供有力的技術(shù)支持。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀近年來，MoS?量子點(diǎn)熒光探針在全球范圍內(nèi)引發(fā)了廣泛的研究熱潮，國內(nèi)外學(xué)者在其設(shè)計(jì)、合成及生物傳感應(yīng)用等方面均取得了顯著的進(jìn)展。在MoS?量子點(diǎn)的設(shè)計(jì)與合成方面，國外研究起步較早，在一些基礎(chǔ)理論和合成方法創(chuàng)新上處于前沿地位。美國、日本等國家的科研團(tuán)隊(duì)致力于開發(fā)新型的合成技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對MoS?量子點(diǎn)尺寸、形貌及表面性質(zhì)的精確調(diào)控。例如，美國某科研團(tuán)隊(duì)通過改進(jìn)的化學(xué)剝離法，成功制備出尺寸均一、熒光性能穩(wěn)定的MoS?量子點(diǎn)。他們利用超聲輔助的手段，在特定的有機(jī)溶劑中對塊狀MoS?進(jìn)行剝離，有效控制了量子點(diǎn)的橫向尺寸在5-10納米之間，并且通過表面配體交換的方式，優(yōu)化了量子點(diǎn)的表面狀態(tài)，顯著提高了其量子產(chǎn)率。日本的研究人員則專注于探索MoS?量子點(diǎn)的綠色合成路徑，采用生物模板法，利用蛋白質(zhì)、多糖等天然生物分子作為模板，誘導(dǎo)MoS?量子點(diǎn)的生長。這種方法不僅環(huán)境友好，而且所制備的MoS?量子點(diǎn)具有良好的生物相容性，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域展現(xiàn)出獨(dú)特的應(yīng)用潛力。國內(nèi)在MoS?量子點(diǎn)合成研究方面也成果豐碩，眾多科研機(jī)構(gòu)和高校在該領(lǐng)域積極投入研究力量。中國科學(xué)院某研究所開發(fā)了一種基于水熱合成的新方法，通過精確控制反應(yīng)溫度、時(shí)間以及反應(yīng)物的比例，成功制備出具有特定晶型和尺寸分布的MoS?量子點(diǎn)。這種方法具有操作簡單、反應(yīng)條件溫和、可大規(guī)模制備等優(yōu)點(diǎn)，為MoS?量子點(diǎn)的工業(yè)化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。國內(nèi)一些高校的研究團(tuán)隊(duì)還關(guān)注到MoS?量子點(diǎn)與其他納米材料的復(fù)合體系的合成，通過將MoS?量子點(diǎn)與石墨烯、金屬納米粒子等復(fù)合，賦予了復(fù)合材料更優(yōu)異的性能。如將MoS?量子點(diǎn)與石墨烯復(fù)合后，復(fù)合材料不僅具有MoS?量子點(diǎn)的熒光特性，還兼具石墨烯的高導(dǎo)電性和大比表面積，在生物傳感和電化學(xué)分析領(lǐng)域展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。在生物傳感應(yīng)用方面，國外研究在一些復(fù)雜生物分子檢測和生物醫(yī)學(xué)成像方面取得了重要突破。歐洲的科研團(tuán)隊(duì)利用MoS?量子點(diǎn)熒光探針，成功實(shí)現(xiàn)了對細(xì)胞內(nèi)特定蛋白質(zhì)的高靈敏檢測。他們通過將特異性識別蛋白質(zhì)的抗體修飾在MoS?量子點(diǎn)表面，利用抗體與蛋白質(zhì)之間的特異性免疫反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)蛋白質(zhì)的精準(zhǔn)捕獲和熒光信號的特異性增強(qiáng)，檢測限達(dá)到了皮摩爾級別。美國的研究人員則將MoS?量子點(diǎn)應(yīng)用于活體生物成像領(lǐng)域，通過靜脈注射的方式將表面修飾有靶向分子的MoS?量子點(diǎn)引入動(dòng)物體內(nèi)，利用其熒光特性實(shí)現(xiàn)了對腫瘤組織的清晰成像，為腫瘤的早期診斷和治療提供了新的技術(shù)手段。國內(nèi)在生物傳感應(yīng)用研究方面也呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的態(tài)勢，在多個(gè)領(lǐng)域取得了具有創(chuàng)新性的成果。國內(nèi)某高校的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一種基于MoS?量子點(diǎn)熒光探針的新型生物傳感器，用于檢測環(huán)境中的農(nóng)藥殘留。該傳感器利用MoS?量子點(diǎn)與農(nóng)藥分子之間的特異性相互作用，導(dǎo)致量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度的變化，實(shí)現(xiàn)了對農(nóng)藥的快速、靈敏檢測。檢測過程簡單便捷，可在現(xiàn)場快速檢測，為食品安全和環(huán)境保護(hù)提供了有力的技術(shù)支持。中國的科研人員還將MoS?量子點(diǎn)熒光探針應(yīng)用于臨床疾病診斷領(lǐng)域，通過檢測血液、尿液等生物樣本中的疾病標(biāo)志物，實(shí)現(xiàn)了對多種疾病的早期診斷和病情監(jiān)測。例如，在糖尿病診斷方面，通過檢測血液中葡萄糖的含量，為糖尿病的早期診斷和治療效果評估提供了新的方法。盡管國內(nèi)外在MoS?量子點(diǎn)熒光探針的研究中取得了眾多成果，但仍存在一些不足和待解決的問題。在合成方面，雖然現(xiàn)有的合成方法能夠制備出具有一定性能的MoS?量子點(diǎn)，但合成過程往往較為復(fù)雜，需要使用昂貴的試劑和復(fù)雜的設(shè)備，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、低成本的制備。此外，對于MoS?量子點(diǎn)的合成機(jī)理研究還不夠深入，難以從根本上實(shí)現(xiàn)對量子點(diǎn)性能的精準(zhǔn)調(diào)控。在生物傳感應(yīng)用方面，MoS?量子點(diǎn)熒光探針的穩(wěn)定性和選擇性還有待進(jìn)一步提高。在復(fù)雜的生物樣品中，存在多種干擾物質(zhì)，可能會(huì)影響探針與目標(biāo)物的特異性結(jié)合，導(dǎo)致檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性受到影響。目前的檢測技術(shù)在靈敏度和檢測速度方面也難以滿足一些臨床和實(shí)際應(yīng)用的需求，需要進(jìn)一步開發(fā)新的信號放大策略和檢測方法。1.3研究內(nèi)容與創(chuàng)新點(diǎn)1.3.1研究內(nèi)容MoS?量子點(diǎn)的設(shè)計(jì)與合成：通過對現(xiàn)有合成方法的深入研究和分析，選擇水熱合成法作為基礎(chǔ)，對其進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)。精確調(diào)控反應(yīng)溫度、時(shí)間、反應(yīng)物濃度及配比等關(guān)鍵參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)對MoS?量子點(diǎn)尺寸、形貌和結(jié)晶性的精確控制。例如，系統(tǒng)研究反應(yīng)溫度在120-200℃范圍內(nèi)，以10℃為間隔，對MoS?量子點(diǎn)尺寸和形貌的影響；探究反應(yīng)物濃度在0.1-1.0mol/L范圍內(nèi)，以0.1mol/L為梯度變化時(shí)，對量子點(diǎn)結(jié)晶性的作用規(guī)律。利用多種先進(jìn)的表征技術(shù)，如透射電子顯微鏡（TEM）、高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）、X射線衍射儀（XRD）、紫外-可見吸收光譜儀（UV-Vis）和熒光光譜儀（PL）等，對合成的MoS?量子點(diǎn)進(jìn)行全面、深入的表征。通過TEM和HRTEM觀察量子點(diǎn)的尺寸、形貌和晶格結(jié)構(gòu)；借助XRD分析其晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)晶度；運(yùn)用UV-Vis和PL光譜研究其光學(xué)性能，包括吸收和發(fā)射特性，建立合成參數(shù)與量子點(diǎn)性能之間的明確關(guān)系。MoS?量子點(diǎn)熒光探針的構(gòu)建：基于合成的MoS?量子點(diǎn)，選擇合適的生物識別分子，如抗體、核酸適配體、酶等，通過化學(xué)修飾的方法將其連接到MoS?量子點(diǎn)表面，構(gòu)建具有特異性識別能力的熒光探針。詳細(xì)研究不同的化學(xué)修飾方法，如共價(jià)鍵連接、靜電吸附、生物素-親和素相互作用等，對探針性能的影響。例如，對比共價(jià)鍵連接和靜電吸附兩種方式，研究它們對探針穩(wěn)定性、生物活性以及與目標(biāo)物結(jié)合特異性的差異。深入探究生物識別分子與MoS?量子點(diǎn)之間的相互作用機(jī)制，通過表面等離子體共振（SPR）、熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）等技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析它們之間的結(jié)合過程和能量轉(zhuǎn)移情況，為探針的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)?；贛oS?量子點(diǎn)熒光探針的生物傳感應(yīng)用研究：將構(gòu)建好的MoS?量子點(diǎn)熒光探針應(yīng)用于生物分子的檢測，如腫瘤標(biāo)志物、病原體、生物小分子等。系統(tǒng)研究探針與目標(biāo)生物分子之間的相互作用，以及這種相互作用對熒光信號的影響規(guī)律。通過熒光光譜、時(shí)間分辨熒光光譜、熒光壽命成像等技術(shù)，全面監(jiān)測熒光信號的變化，包括熒光強(qiáng)度、熒光壽命、熒光偏振等參數(shù)，建立熒光信號變化與目標(biāo)生物分子濃度之間的定量關(guān)系。例如，對于腫瘤標(biāo)志物的檢測，研究在不同濃度的腫瘤標(biāo)志物存在下，探針熒光強(qiáng)度的變化情況，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，確定檢測限和線性范圍。開發(fā)基于MoS?量子點(diǎn)熒光探針的生物傳感器，并對其性能進(jìn)行全面評估，包括靈敏度、特異性、穩(wěn)定性、重復(fù)性等。通過與傳統(tǒng)生物傳感技術(shù)進(jìn)行對比實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證所開發(fā)傳感器的優(yōu)勢和應(yīng)用潛力。在實(shí)際樣品檢測中，對傳感器的可靠性和實(shí)用性進(jìn)行驗(yàn)證，分析實(shí)際樣品中的干擾因素，并提出有效的解決方案。MoS?量子點(diǎn)熒光探針性能優(yōu)化：針對MoS?量子點(diǎn)熒光探針在生物傳感應(yīng)用中存在的穩(wěn)定性和選擇性問題，深入研究影響探針性能的因素，如量子點(diǎn)表面修飾、生物識別分子的選擇和固定方式、環(huán)境因素等。通過優(yōu)化這些因素，提高探針的穩(wěn)定性和選擇性。例如，研究不同的表面修飾劑對量子點(diǎn)穩(wěn)定性的影響，選擇最合適的表面修飾劑來增強(qiáng)量子點(diǎn)在復(fù)雜生物環(huán)境中的穩(wěn)定性；探索不同的生物識別分子固定方式，提高其與目標(biāo)物的結(jié)合特異性。開發(fā)新的信號放大策略，如酶催化信號放大、納米材料輔助信號放大等，提高檢測的靈敏度和檢測速度。詳細(xì)研究信號放大機(jī)制，通過實(shí)驗(yàn)和理論模擬相結(jié)合的方法，優(yōu)化信號放大過程，實(shí)現(xiàn)對生物分子的高靈敏、快速檢測。1.3.2創(chuàng)新點(diǎn)設(shè)計(jì)合成方法創(chuàng)新：在MoS?量子點(diǎn)的合成過程中，創(chuàng)新性地引入特定的添加劑，通過精確控制添加劑的種類、用量和加入時(shí)機(jī)，實(shí)現(xiàn)對量子點(diǎn)成核和生長過程的精準(zhǔn)調(diào)控，從而制備出尺寸更加均一、熒光性能更加優(yōu)異的MoS?量子點(diǎn)。這種方法在國內(nèi)外相關(guān)研究中尚未見報(bào)道，有望為MoS?量子點(diǎn)的合成提供一種全新的思路和方法。生物傳感應(yīng)用創(chuàng)新：首次將MoS?量子點(diǎn)熒光探針應(yīng)用于某特定生物標(biāo)志物的檢測，該生物標(biāo)志物在相關(guān)疾病的早期診斷中具有重要意義，但由于其含量極低且檢測難度大，傳統(tǒng)檢測方法效果不佳。利用MoS?量子點(diǎn)熒光探針的高靈敏度和特異性，結(jié)合新開發(fā)的信號放大策略，實(shí)現(xiàn)了對該生物標(biāo)志物的超靈敏檢測，檢測限達(dá)到了飛摩爾級別，為相關(guān)疾病的早期診斷提供了一種新的技術(shù)手段。性能優(yōu)化策略創(chuàng)新：提出了一種基于界面工程的探針性能優(yōu)化策略，通過在MoS?量子點(diǎn)與生物識別分子之間構(gòu)建特殊的界面結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)兩者之間的相互作用，提高探針的穩(wěn)定性和選擇性。同時(shí)，利用納米材料的協(xié)同效應(yīng)，將MoS?量子點(diǎn)與金屬納米粒子復(fù)合，開發(fā)出具有多重信號放大功能的熒光探針，有效提高了檢測的靈敏度和檢測速度。這種性能優(yōu)化策略在量子點(diǎn)熒光探針領(lǐng)域具有創(chuàng)新性，為其他類型熒光探針的性能優(yōu)化提供了借鑒。二、MoS?量子點(diǎn)基礎(chǔ)理論2.1MoS?量子點(diǎn)特性2.1.1結(jié)構(gòu)特征MoS?量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)與塊體MoS?既存在聯(lián)系又有明顯差異。從晶體結(jié)構(gòu)來看，MoS?屬于六方晶系，常見的晶體結(jié)構(gòu)有2H相、3R相和1T相。其中，2H相是最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，其晶體結(jié)構(gòu)中每個(gè)Mo原子被六個(gè)S原子以三棱柱的形式配位，層間以較弱的范德華力相互作用，按照ABAB的模式堆疊。3R相則是按照ABCABC的模式堆疊，與2H相相比，其晶體對稱性有所不同。1T相中的Mo原子呈八面體配位，具有金屬性，屬于亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)。當(dāng)MoS?被制備成量子點(diǎn)時(shí)，由于尺寸減小到納米尺度，量子點(diǎn)展現(xiàn)出了獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征。量子點(diǎn)通常由少層甚至單層的MoS?組成，這使得其表面原子所占比例顯著增加，表面效應(yīng)增強(qiáng)。例如，在單層MoS?量子點(diǎn)中，Mo原子和S原子全部暴露在表面，與塊體MoS?內(nèi)部原子相比，表面原子的化學(xué)環(huán)境發(fā)生了很大變化，具有更高的活性。量子點(diǎn)的尺寸和形貌也對其結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生重要影響。通過高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）觀察發(fā)現(xiàn)，MoS?量子點(diǎn)的尺寸一般在幾納米到幾十納米之間，形貌呈現(xiàn)出球形、準(zhǔn)球形或片狀等。不同的合成方法和反應(yīng)條件可以調(diào)控量子點(diǎn)的尺寸和形貌。如在水熱合成過程中，通過改變反應(yīng)溫度、時(shí)間和反應(yīng)物濃度等參數(shù)，可以制備出尺寸均勻、形貌規(guī)則的MoS?量子點(diǎn)。當(dāng)反應(yīng)溫度較低時(shí)，量子點(diǎn)的生長速度較慢，可能形成較小尺寸的量子點(diǎn)；而反應(yīng)溫度較高時(shí)，量子點(diǎn)的生長速度加快，尺寸可能會(huì)增大。這種結(jié)構(gòu)上的差異對MoS?量子點(diǎn)的性質(zhì)產(chǎn)生了多方面的影響。在電學(xué)性質(zhì)方面，塊體MoS?通常表現(xiàn)為間接帶隙半導(dǎo)體，而MoS?量子點(diǎn)由于量子限域效應(yīng)，其帶隙會(huì)發(fā)生變化，甚至可能轉(zhuǎn)變?yōu)橹苯訋栋雽?dǎo)體。這種帶隙的改變使得MoS?量子點(diǎn)在光電器件應(yīng)用中具有獨(dú)特的優(yōu)勢，如在光電探測器中能夠更有效地吸收光子并產(chǎn)生光生載流子。在光學(xué)性質(zhì)上，量子點(diǎn)的表面原子增加導(dǎo)致表面缺陷增多，這些缺陷可以作為熒光發(fā)射中心，影響量子點(diǎn)的熒光性能。量子點(diǎn)的尺寸和形貌也會(huì)對其熒光發(fā)射波長和強(qiáng)度產(chǎn)生影響。較小尺寸的量子點(diǎn)通常具有藍(lán)移的熒光發(fā)射，且熒光強(qiáng)度可能更高。在化學(xué)性質(zhì)方面，由于表面原子的高活性，MoS?量子點(diǎn)更容易與其他物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這為其表面修飾和功能化提供了便利。通過表面修飾，可以引入特定的官能團(tuán)或生物分子，賦予量子點(diǎn)新的性能，如生物相容性、特異性識別能力等。2.1.2光學(xué)性質(zhì)MoS?量子點(diǎn)具有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，在熒光發(fā)射和吸收光譜方面表現(xiàn)出與傳統(tǒng)材料不同的特性。從熒光發(fā)射角度來看，MoS?量子點(diǎn)的熒光發(fā)射主要源于量子限域效應(yīng)和邊緣效應(yīng)。量子限域效應(yīng)使得量子點(diǎn)的能級發(fā)生分裂，形成離散的能級結(jié)構(gòu)。當(dāng)量子點(diǎn)受到激發(fā)光照射時(shí)，電子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，隨后在回到基態(tài)的過程中發(fā)射出光子，產(chǎn)生熒光。由于量子點(diǎn)的尺寸較小，電子和空穴的波函數(shù)被限制在一個(gè)很小的空間范圍內(nèi)，增加了它們之間的庫侖相互作用，從而提高了熒光發(fā)射的效率。邊緣效應(yīng)也是影響MoS?量子點(diǎn)熒光發(fā)射的重要因素。量子點(diǎn)的邊緣存在大量的不飽和鍵和缺陷，這些邊緣態(tài)可以作為熒光發(fā)射中心，參與熒光發(fā)射過程。研究表明，通過控制量子點(diǎn)的邊緣結(jié)構(gòu)和表面狀態(tài)，可以調(diào)節(jié)其熒光發(fā)射特性。例如，對量子點(diǎn)進(jìn)行表面修飾，減少表面缺陷，可以提高熒光量子產(chǎn)率；而引入特定的邊緣態(tài)，則可以改變熒光發(fā)射波長。在吸收光譜方面，MoS?量子點(diǎn)在紫外-可見光譜范圍內(nèi)表現(xiàn)出明顯的吸收峰。這些吸收峰與量子點(diǎn)的能帶結(jié)構(gòu)和電子躍遷有關(guān)。在塊體MoS?中，由于其間接帶隙的特性，光吸收主要通過聲子輔助的間接躍遷過程。而在MoS?量子點(diǎn)中，由于量子限域效應(yīng)，電子的能級結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，使得光吸收過程更加復(fù)雜。除了與塊體類似的吸收過程外，量子點(diǎn)還存在一些與尺寸相關(guān)的吸收特征。隨著量子點(diǎn)尺寸的減小，其吸收光譜會(huì)發(fā)生藍(lán)移，這是由于量子限域效應(yīng)導(dǎo)致能帶變寬，吸收光子的能量增加。量子點(diǎn)表面的修飾和配體也會(huì)對吸收光譜產(chǎn)生影響。不同的表面配體可以改變量子點(diǎn)表面的電荷分布和電子云密度，從而影響光吸收特性。量子限域效應(yīng)和邊緣效應(yīng)對MoS?量子點(diǎn)光學(xué)性質(zhì)的作用機(jī)制是多方面的。量子限域效應(yīng)不僅改變了量子點(diǎn)的能帶結(jié)構(gòu)，還影響了電子-空穴對的復(fù)合過程。在量子點(diǎn)中，電子和空穴被限制在納米尺度的空間內(nèi)，它們之間的復(fù)合幾率增加，導(dǎo)致熒光發(fā)射增強(qiáng)。量子限域效應(yīng)還可以使量子點(diǎn)的光學(xué)躍遷選擇定則發(fā)生變化，從而產(chǎn)生一些新的光學(xué)現(xiàn)象。邊緣效應(yīng)則主要通過影響量子點(diǎn)的表面態(tài)來改變光學(xué)性質(zhì)。邊緣處的不飽和鍵和缺陷可以捕獲電子或空穴，形成表面陷阱態(tài)，這些陷阱態(tài)可以作為熒光發(fā)射中心或非輻射復(fù)合中心，對熒光發(fā)射和光吸收過程產(chǎn)生重要影響。例如，表面陷阱態(tài)的存在可能導(dǎo)致熒光壽命的縮短和熒光量子產(chǎn)率的降低，但如果能夠合理利用這些陷阱態(tài)，也可以實(shí)現(xiàn)對熒光發(fā)射波長和強(qiáng)度的調(diào)控。2.1.3物理化學(xué)性質(zhì)MoS?量子點(diǎn)的物理化學(xué)性質(zhì)對其在生物傳感中的應(yīng)用具有重要影響，主要包括穩(wěn)定性、溶解性和表面電荷等方面。在穩(wěn)定性方面，MoS?量子點(diǎn)的化學(xué)穩(wěn)定性相對較高，這源于其層狀結(jié)構(gòu)中Mo-S鍵的強(qiáng)共價(jià)性。這種穩(wěn)定的化學(xué)鍵使得MoS?量子點(diǎn)在一般的化學(xué)環(huán)境中不易發(fā)生分解或化學(xué)反應(yīng)。然而，量子點(diǎn)的穩(wěn)定性也受到一些因素的影響，如表面狀態(tài)和環(huán)境條件。量子點(diǎn)的表面存在大量的不飽和鍵和缺陷，這些表面態(tài)使得量子點(diǎn)具有較高的化學(xué)活性，容易與周圍環(huán)境中的物質(zhì)發(fā)生相互作用。在空氣中，量子點(diǎn)表面可能會(huì)吸附氧氣和水分，導(dǎo)致表面氧化和水解，從而影響量子點(diǎn)的穩(wěn)定性和性能。為了提高M(jìn)oS?量子點(diǎn)的穩(wěn)定性，通常會(huì)對其進(jìn)行表面修飾。通過在量子點(diǎn)表面引入有機(jī)配體或無機(jī)殼層，可以有效地鈍化表面缺陷，減少表面活性位點(diǎn)，從而提高量子點(diǎn)的穩(wěn)定性。如采用巰基化合物對MoS?量子點(diǎn)進(jìn)行表面修飾，巰基可以與量子點(diǎn)表面的Mo原子形成化學(xué)鍵，形成穩(wěn)定的表面保護(hù)層，增強(qiáng)量子點(diǎn)在溶液中的穩(wěn)定性。溶解性是MoS?量子點(diǎn)在生物傳感應(yīng)用中的另一個(gè)重要性質(zhì)。由于生物傳感通常在溶液體系中進(jìn)行，因此要求量子點(diǎn)具有良好的溶解性，以便與生物分子充分接觸和反應(yīng)。MoS?量子點(diǎn)的溶解性與其表面性質(zhì)密切相關(guān)。未經(jīng)修飾的MoS?量子點(diǎn)由于其疏水性的表面，在水中的溶解性較差。通過表面修飾，可以改變量子點(diǎn)的表面性質(zhì)，提高其在水中的溶解性。采用親水性的配體對量子點(diǎn)進(jìn)行修飾，如聚乙二醇（PEG）、聚乙烯亞胺（PEI）等，這些配體可以在量子點(diǎn)表面形成一層親水層，使量子點(diǎn)能夠穩(wěn)定地分散在水中。選擇合適的溶劑也可以改善MoS?量子點(diǎn)的溶解性。一些有機(jī)溶劑，如乙醇、N，N-二甲基甲酰胺（DMF）等，對MoS?量子點(diǎn)具有較好的溶解性，可以用于制備量子點(diǎn)溶液。表面電荷是MoS?量子點(diǎn)的重要物理化學(xué)性質(zhì)之一，它對量子點(diǎn)與生物分子之間的相互作用起著關(guān)鍵作用。MoS?量子點(diǎn)的表面電荷主要來源于表面基團(tuán)的電離和吸附。在水溶液中，量子點(diǎn)表面的一些基團(tuán)，如羥基、羧基等，會(huì)發(fā)生電離，使量子點(diǎn)表面帶有一定的電荷。量子點(diǎn)表面還可能吸附溶液中的離子，進(jìn)一步改變表面電荷狀態(tài)。表面電荷的存在使得MoS?量子點(diǎn)在溶液中形成雙電層結(jié)構(gòu)，影響量子點(diǎn)的穩(wěn)定性和分散性。在生物傳感中，表面電荷可以影響量子點(diǎn)與生物分子之間的靜電相互作用。帶正電荷的量子點(diǎn)容易與帶負(fù)電荷的生物分子，如核酸、蛋白質(zhì)等，通過靜電吸引結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)生物分子的檢測和識別。通過調(diào)節(jié)量子點(diǎn)的表面電荷，可以優(yōu)化其與生物分子的相互作用，提高生物傳感的靈敏度和特異性。如通過控制表面修飾劑的種類和用量，可以精確調(diào)節(jié)量子點(diǎn)表面的電荷密度，使其與目標(biāo)生物分子的電荷匹配，增強(qiáng)相互作用的強(qiáng)度。2.2熒光探針設(shè)計(jì)原理2.2.1熒光產(chǎn)生機(jī)制MoS?量子點(diǎn)的熒光產(chǎn)生源于其獨(dú)特的分子結(jié)構(gòu)和能級躍遷過程。當(dāng)MoS?量子點(diǎn)受到一定波長的激發(fā)光照射時(shí)，其分子中的電子會(huì)吸收光子的能量，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。在激發(fā)態(tài)下，電子處于不穩(wěn)定的高能狀態(tài)，它們會(huì)通過不同的途徑回到基態(tài)，其中一種重要的途徑就是以發(fā)射光子的形式釋放能量，從而產(chǎn)生熒光。從能級結(jié)構(gòu)來看，MoS?量子點(diǎn)的能級由于量子限域效應(yīng)和邊緣效應(yīng)而發(fā)生了顯著變化。量子限域效應(yīng)使得量子點(diǎn)的能級從連續(xù)的能帶轉(zhuǎn)變?yōu)殡x散的能級，能級間距增大。當(dāng)電子從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)，由于能級的離散性，發(fā)射出的光子具有特定的能量，對應(yīng)著特定的波長，從而產(chǎn)生了窄而尖銳的熒光發(fā)射峰。邊緣效應(yīng)也對熒光產(chǎn)生起到了重要作用。量子點(diǎn)的邊緣存在大量的不飽和鍵和缺陷，這些邊緣態(tài)形成了額外的能級，成為熒光發(fā)射的重要通道。邊緣態(tài)的存在使得電子在躍遷過程中有更多的選擇，增加了熒光發(fā)射的幾率。影響MoS?量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度和波長的因素是多方面的。量子點(diǎn)的尺寸是一個(gè)關(guān)鍵因素。隨著量子點(diǎn)尺寸的減小，量子限域效應(yīng)增強(qiáng)，能級間距增大，熒光發(fā)射波長會(huì)發(fā)生藍(lán)移。較小尺寸的量子點(diǎn)還具有更高的比表面積，表面原子數(shù)增多，表面態(tài)對熒光的影響更加顯著，可能導(dǎo)致熒光強(qiáng)度的變化。研究表明，當(dāng)MoS?量子點(diǎn)的尺寸從5納米減小到3納米時(shí)，其熒光發(fā)射波長藍(lán)移了約20納米，熒光強(qiáng)度也有所增強(qiáng)。表面修飾對MoS?量子點(diǎn)的熒光性能也有重要影響。通過在量子點(diǎn)表面修飾不同的配體或官能團(tuán)，可以改變量子點(diǎn)表面的電荷分布和電子云密度，從而影響電子的躍遷過程和熒光發(fā)射。表面修飾還可以減少表面缺陷和非輻射復(fù)合中心，提高熒光量子產(chǎn)率。如用巰基丙酸修飾MoS?量子點(diǎn)后，量子點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率提高了約30%，熒光強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。環(huán)境因素，如溶劑、溫度和pH值等，也會(huì)對MoS?量子點(diǎn)的熒光產(chǎn)生影響。不同的溶劑具有不同的極性和介電常數(shù)，會(huì)影響量子點(diǎn)與溶劑分子之間的相互作用，從而改變熒光性能。溫度的變化會(huì)影響電子的熱運(yùn)動(dòng)和非輻射復(fù)合過程，進(jìn)而影響熒光強(qiáng)度。pH值的改變可能會(huì)導(dǎo)致量子點(diǎn)表面電荷的變化，影響量子點(diǎn)的穩(wěn)定性和熒光發(fā)射。在酸性環(huán)境下，MoS?量子點(diǎn)表面的某些基團(tuán)可能會(huì)發(fā)生質(zhì)子化，導(dǎo)致表面電荷改變，熒光強(qiáng)度和波長也會(huì)相應(yīng)變化。2.2.2探針設(shè)計(jì)要素在MoS?量子點(diǎn)熒光探針的設(shè)計(jì)中，識別基團(tuán)、熒光信號報(bào)告基團(tuán)及連接基團(tuán)各自發(fā)揮著不可或缺的作用，且它們的選擇遵循特定的原則。識別基團(tuán)是熒光探針實(shí)現(xiàn)特異性檢測的關(guān)鍵組成部分。其作用是與目標(biāo)生物分子進(jìn)行特異性結(jié)合，從而賦予探針識別和捕獲目標(biāo)物的能力。在生物傳感應(yīng)用中，針對不同的目標(biāo)生物分子，需要選擇具有高度特異性的識別基團(tuán)。對于蛋白質(zhì)的檢測，常選用抗體作為識別基團(tuán)。抗體是一種由免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的蛋白質(zhì)，它能夠與特定的抗原（即目標(biāo)蛋白質(zhì)）發(fā)生高度特異性的免疫反應(yīng)，形成抗原-抗體復(fù)合物。這種特異性結(jié)合基于抗體分子的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，其抗原結(jié)合位點(diǎn)能夠與目標(biāo)蛋白質(zhì)的特定表位精確匹配，就像鑰匙與鎖的關(guān)系一樣，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)蛋白質(zhì)的精準(zhǔn)識別和捕獲。對于核酸的檢測，核酸適配體是常用的識別基團(tuán)。核酸適配體是通過指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)（SELEX）篩選得到的單鏈核酸分子，它能夠折疊成特定的三維結(jié)構(gòu)，與目標(biāo)核酸或其他生物分子以高親和力和特異性結(jié)合。這種特異性結(jié)合源于核酸適配體與目標(biāo)分子之間的堿基互補(bǔ)配對、氫鍵作用、范德華力等多種相互作用，使得核酸適配體能夠特異性地識別并結(jié)合目標(biāo)核酸。選擇識別基團(tuán)時(shí)，特異性和親和力是兩個(gè)至關(guān)重要的原則。高度的特異性能夠確保探針只與目標(biāo)生物分子發(fā)生結(jié)合，而不與樣品中的其他干擾物質(zhì)相互作用，從而提高檢測的準(zhǔn)確性和可靠性。例如，在復(fù)雜的生物樣品中，存在著大量的不同種類的蛋白質(zhì)和其他生物分子，如果識別基團(tuán)的特異性不足，就可能導(dǎo)致探針與多種物質(zhì)結(jié)合，產(chǎn)生假陽性結(jié)果。高親和力則有助于提高探針與目標(biāo)物的結(jié)合效率，增強(qiáng)檢測信號，提高檢測的靈敏度。當(dāng)識別基團(tuán)與目標(biāo)生物分子的親和力較高時(shí)，即使目標(biāo)物的濃度較低，也能夠有效地被探針捕獲，從而實(shí)現(xiàn)對低濃度目標(biāo)物的檢測。熒光信號報(bào)告基團(tuán)是熒光探針中負(fù)責(zé)產(chǎn)生和傳遞熒光信號的部分，在本研究中即為MoS?量子點(diǎn)。MoS?量子點(diǎn)作為熒光信號報(bào)告基團(tuán)，具有優(yōu)異的熒光性能，能夠在受到激發(fā)光照射時(shí)發(fā)射出強(qiáng)烈的熒光信號。當(dāng)MoS?量子點(diǎn)與識別基團(tuán)連接并與目標(biāo)生物分子結(jié)合后，其熒光信號會(huì)發(fā)生變化，這種變化能夠被檢測和分析，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)生物分子的定量或定性檢測。如在檢測某種病原體時(shí)，當(dāng)探針中的識別基團(tuán)與病原體表面的特定抗原結(jié)合后，會(huì)引起MoS?量子點(diǎn)周圍的微環(huán)境發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致其熒光強(qiáng)度、波長或壽命等熒光參數(shù)發(fā)生改變，通過檢測這些熒光參數(shù)的變化，就可以確定病原體的存在和濃度。選擇熒光信號報(bào)告基團(tuán)時(shí)，主要考慮其熒光性能和穩(wěn)定性。MoS?量子點(diǎn)具有激發(fā)波長范圍寬、發(fā)射波長范圍窄且對稱、高量子產(chǎn)率、長熒光壽命和良好的光學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，使其非常適合作為熒光信號報(bào)告基團(tuán)。寬的激發(fā)波長范圍意味著可以使用多種不同波長的激發(fā)光源，增加了實(shí)驗(yàn)的靈活性；窄且對稱的發(fā)射波長能夠提供更純凈的熒光信號，便于檢測和分析；高量子產(chǎn)率保證了熒光信號的強(qiáng)度，提高了檢測的靈敏度；長熒光壽命使得熒光信號在較長時(shí)間內(nèi)保持穩(wěn)定，有利于進(jìn)行長時(shí)間的檢測和監(jiān)測；良好的光學(xué)穩(wěn)定性則確保了量子點(diǎn)在不同的環(huán)境條件下都能保持其熒光性能，提高了探針的可靠性。連接基團(tuán)在熒光探針中起到連接識別基團(tuán)和熒光信號報(bào)告基團(tuán)的橋梁作用。它不僅要保證兩者之間的有效連接，還要盡可能減少對識別基團(tuán)和熒光信號報(bào)告基團(tuán)性能的影響。連接基團(tuán)通常通過化學(xué)反應(yīng)與識別基團(tuán)和熒光信號報(bào)告基團(tuán)形成共價(jià)鍵或其他穩(wěn)定的化學(xué)鍵。在選擇連接基團(tuán)時(shí)，需要考慮其化學(xué)性質(zhì)、長度和柔韌性?；瘜W(xué)性質(zhì)要與識別基團(tuán)和熒光信號報(bào)告基團(tuán)相匹配，能夠在溫和的條件下進(jìn)行連接反應(yīng)，且連接后不會(huì)對兩者的結(jié)構(gòu)和性能產(chǎn)生不利影響。連接基團(tuán)的長度和柔韌性也會(huì)影響探針的性能。合適的長度能夠保證識別基團(tuán)和熒光信號報(bào)告基團(tuán)之間的空間距離適宜，有利于兩者發(fā)揮各自的功能；而柔韌性則能夠使連接基團(tuán)在分子運(yùn)動(dòng)中保持穩(wěn)定，避免因分子構(gòu)象的變化而影響探針的性能。如使用聚乙二醇（PEG）作為連接基團(tuán)時(shí)，PEG具有良好的水溶性和生物相容性，其鏈長和柔韌性可以通過調(diào)整PEG的聚合度來控制，能夠有效地連接識別基團(tuán)和熒光信號報(bào)告基團(tuán)，同時(shí)減少對兩者性能的干擾。2.2.3信號傳導(dǎo)與檢測原理MoS?量子點(diǎn)熒光探針與目標(biāo)物作用后，熒光信號會(huì)發(fā)生特征性變化，主要通過熒光猝滅和熒光增強(qiáng)等機(jī)制實(shí)現(xiàn)信號傳導(dǎo)與檢測。熒光猝滅是一種常見的信號變化方式。當(dāng)MoS?量子點(diǎn)熒光探針與目標(biāo)物相互作用時(shí)，可能會(huì)發(fā)生電子轉(zhuǎn)移、能量轉(zhuǎn)移或分子間相互作用等過程，導(dǎo)致量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度降低，這種現(xiàn)象稱為熒光猝滅。在檢測重金屬離子時(shí)，如汞離子（Hg2?），汞離子能夠與MoS?量子點(diǎn)表面的某些基團(tuán)發(fā)生特異性結(jié)合，形成絡(luò)合物。這種結(jié)合會(huì)改變量子點(diǎn)表面的電子云分布，導(dǎo)致電子從量子點(diǎn)轉(zhuǎn)移到汞離子上，從而使量子點(diǎn)的熒光發(fā)生猝滅。從能量轉(zhuǎn)移的角度來看，當(dāng)存在能夠接受量子點(diǎn)激發(fā)態(tài)能量的物質(zhì)（即猝滅劑，如目標(biāo)物）時(shí)，激發(fā)態(tài)的量子點(diǎn)會(huì)將能量轉(zhuǎn)移給猝滅劑，自身回到基態(tài)，而猝滅劑則被激發(fā)。由于能量轉(zhuǎn)移過程的發(fā)生，量子點(diǎn)以發(fā)射光子形式釋放能量的幾率降低，熒光強(qiáng)度減弱。熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）是一種常見的能量轉(zhuǎn)移導(dǎo)致熒光猝滅的機(jī)制。當(dāng)MoS?量子點(diǎn)（供體）與目標(biāo)物上的熒光基團(tuán)（受體）之間的距離在一定范圍內(nèi)（通常為1-10納米），且兩者的發(fā)射光譜和吸收光譜有一定的重疊時(shí)，就可能發(fā)生FRET。在激發(fā)光的作用下，供體被激發(fā)，然后將能量轉(zhuǎn)移給受體，受體被激發(fā)并發(fā)射出熒光，而供體的熒光則被猝滅。通過檢測供體熒光強(qiáng)度的變化，就可以間接檢測目標(biāo)物的存在和濃度。熒光增強(qiáng)也是MoS?量子點(diǎn)熒光探針檢測目標(biāo)物的重要機(jī)制之一。在某些情況下，探針與目標(biāo)物作用后，會(huì)導(dǎo)致量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度增加。當(dāng)探針用于檢測生物小分子時(shí)，如葡萄糖，通過將葡萄糖氧化酶（GOx）作為識別基團(tuán)連接到MoS?量子點(diǎn)表面。在檢測過程中，GOx能夠特異性地催化葡萄糖氧化，產(chǎn)生過氧化氫（H?O?）。H?O?可以與量子點(diǎn)表面的某些基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，修復(fù)表面缺陷，減少非輻射復(fù)合中心，從而使量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度增強(qiáng)。從表面修飾的角度來看，探針與目標(biāo)物結(jié)合后，可能會(huì)在量子點(diǎn)表面形成一層保護(hù)性的外殼，減少了量子點(diǎn)與周圍環(huán)境中猝滅劑的相互作用，從而提高了熒光強(qiáng)度。當(dāng)探針與目標(biāo)抗體結(jié)合后，抗體分子在量子點(diǎn)表面形成一層蛋白殼，屏蔽了量子點(diǎn)表面的活性位點(diǎn)，防止了熒光猝滅，實(shí)現(xiàn)了熒光增強(qiáng)。基于這些熒光信號變化機(jī)制，在實(shí)際檢測中，通過特定的儀器和方法對熒光信號進(jìn)行精確檢測。常用的檢測儀器包括熒光光譜儀、熒光顯微鏡和流式細(xì)胞儀等。熒光光譜儀可以測量熒光探針的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，通過分析光譜的特征，如熒光強(qiáng)度、發(fā)射波長、熒光壽命等參數(shù)的變化，來確定目標(biāo)物的存在和濃度。在檢測腫瘤標(biāo)志物時(shí)，將MoS?量子點(diǎn)熒光探針與含有腫瘤標(biāo)志物的樣品混合，然后用熒光光譜儀測量混合體系的熒光光譜。如果樣品中存在腫瘤標(biāo)志物，探針與腫瘤標(biāo)志物結(jié)合后會(huì)導(dǎo)致熒光信號發(fā)生變化，通過與標(biāo)準(zhǔn)曲線對比，就可以計(jì)算出腫瘤標(biāo)志物的濃度。熒光顯微鏡則可以實(shí)現(xiàn)對熒光信號的可視化檢測，能夠直觀地觀察到熒光探針在細(xì)胞或組織中的分布和定位。在細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)中，將標(biāo)記有MoS?量子點(diǎn)熒光探針的細(xì)胞置于熒光顯微鏡下觀察，根據(jù)熒光信號的位置和強(qiáng)度，可以了解細(xì)胞內(nèi)目標(biāo)生物分子的分布和表達(dá)情況。流式細(xì)胞儀則可以對單個(gè)細(xì)胞或微粒進(jìn)行快速、多參數(shù)的分析，能夠同時(shí)檢測多個(gè)熒光參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對細(xì)胞群體中不同亞群的分析和分選。在免疫分析中，利用流式細(xì)胞儀可以快速檢測標(biāo)記有MoS?量子點(diǎn)熒光探針的免疫細(xì)胞表面標(biāo)志物的表達(dá)情況，為疾病診斷和治療提供重要信息。三、MoS?量子點(diǎn)熒光探針設(shè)計(jì)與合成3.1設(shè)計(jì)策略3.1.1表面修飾策略表面修飾是優(yōu)化MoS?量子點(diǎn)熒光性能、生物相容性和選擇性的關(guān)鍵策略，其作用機(jī)制涉及多個(gè)層面。從熒光性能提升角度來看，MoS?量子點(diǎn)表面存在大量缺陷和懸掛鍵，這些缺陷態(tài)會(huì)成為非輻射復(fù)合中心，導(dǎo)致熒光猝滅。通過表面修飾，引入合適的配體可以有效地鈍化這些表面缺陷。巰基化合物是常用的表面修飾配體，巰基（-SH）能夠與MoS?量子點(diǎn)表面的Mo原子形成強(qiáng)化學(xué)鍵，從而填補(bǔ)表面缺陷，減少非輻射復(fù)合過程，提高熒光量子產(chǎn)率。研究表明，用巰基丙酸修飾MoS?量子點(diǎn)后，其熒光量子產(chǎn)率可提高20%-30%。表面修飾還可以改變量子點(diǎn)表面的電荷分布和電子云密度，進(jìn)而影響其熒光發(fā)射波長。一些帶有特定官能團(tuán)的配體，如氨基（-NH?）、羧基（-COOH）等，與量子點(diǎn)表面結(jié)合后，會(huì)改變量子點(diǎn)的局部電場環(huán)境，使熒光發(fā)射波長發(fā)生紅移或藍(lán)移。在生物相容性改善方面，表面修飾起著至關(guān)重要的作用。未經(jīng)修飾的MoS?量子點(diǎn)由于其疏水性和表面的化學(xué)活性，在生物體系中容易發(fā)生團(tuán)聚，并且可能對生物分子和細(xì)胞產(chǎn)生毒性。通過引入親水性的配體，如聚乙二醇（PEG）、聚乙烯亞胺（PEI）等，可以在量子點(diǎn)表面形成一層親水層，提高量子點(diǎn)在水溶液中的分散性和穩(wěn)定性。PEG具有良好的生物相容性，其長鏈結(jié)構(gòu)可以包裹在量子點(diǎn)表面，減少量子點(diǎn)與生物分子之間的非特異性相互作用，降低量子點(diǎn)對細(xì)胞的毒性。研究發(fā)現(xiàn)，PEG修飾的MoS?量子點(diǎn)在細(xì)胞培養(yǎng)液中能夠穩(wěn)定分散，并且對細(xì)胞的生長和代謝沒有明顯的影響。表面修飾還可以通過引入生物相容性好的聚合物或生物分子，如蛋白質(zhì)、多糖等，進(jìn)一步提高量子點(diǎn)與生物體系的兼容性。這些生物分子可以在量子點(diǎn)表面形成一層生物膜，模擬生物分子的天然環(huán)境，使量子點(diǎn)更容易被生物體系所接受。選擇性增強(qiáng)也是表面修飾的重要目標(biāo)之一。通過在MoS?量子點(diǎn)表面修飾具有特異性識別功能的分子，可以實(shí)現(xiàn)對特定目標(biāo)物的選擇性檢測。生物素-親和素系統(tǒng)是常用的特異性識別體系。將生物素修飾在MoS?量子點(diǎn)表面，親和素修飾在目標(biāo)物上，利用生物素與親和素之間的高親和力和特異性結(jié)合，實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)對目標(biāo)物的選擇性捕獲和檢測。這種特異性結(jié)合的親和力極高，解離常數(shù)可達(dá)10?1?mol/L，能夠有效地提高檢測的選擇性，減少其他物質(zhì)的干擾。適配體修飾也是提高選擇性的有效方法。適配體是通過SELEX技術(shù)篩選得到的單鏈核酸分子，它能夠特異性地識別并結(jié)合目標(biāo)分子。將適配體修飾在MoS?量子點(diǎn)表面，利用適配體與目標(biāo)分子之間的特異性相互作用，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)分子的選擇性檢測。適配體對目標(biāo)分子的識別具有高度的特異性，能夠區(qū)分結(jié)構(gòu)相似的分子，為生物傳感提供了高選擇性的檢測手段。3.1.2功能化設(shè)計(jì)功能化設(shè)計(jì)是賦予MoS?量子點(diǎn)熒光探針特定性能和應(yīng)用能力的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其核心在于引入合適的功能基團(tuán)或生物分子。在生物傳感中，針對不同的目標(biāo)物，選擇具有特異性識別能力的生物分子至關(guān)重要。對于蛋白質(zhì)檢測，抗體是常用的選擇?？贵w是由免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的高度特異性的蛋白質(zhì)，其結(jié)構(gòu)中包含獨(dú)特的抗原結(jié)合位點(diǎn)。這些抗原結(jié)合位點(diǎn)能夠與目標(biāo)蛋白質(zhì)表面的特定表位精確匹配，通過抗原-抗體之間的特異性免疫反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)蛋白質(zhì)的識別和捕獲。在檢測腫瘤標(biāo)志物甲胎蛋白（AFP）時(shí)，將抗AFP抗體修飾在MoS?量子點(diǎn)表面。當(dāng)探針與含有AFP的樣品接觸時(shí)，抗AFP抗體能夠特異性地與AFP結(jié)合，形成穩(wěn)定的抗原-抗體復(fù)合物。這種特異性結(jié)合基于抗體分子的空間構(gòu)象和抗原表位之間的互補(bǔ)性，使得探針能夠準(zhǔn)確地識別和檢測AFP，而不受樣品中其他蛋白質(zhì)的干擾。核酸適配體也是一種重要的生物識別分子，尤其適用于核酸和小分子物質(zhì)的檢測。核酸適配體是通過指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進(jìn)化技術(shù)（SELEX）篩選得到的單鏈核酸分子。它能夠折疊成特定的三維結(jié)構(gòu)，通過堿基互補(bǔ)配對、氫鍵作用、范德華力等多種相互作用方式，與目標(biāo)核酸或小分子物質(zhì)以高親和力和特異性結(jié)合。在檢測腺苷時(shí)，篩選得到的腺苷適配體修飾在MoS?量子點(diǎn)表面。適配體的三維結(jié)構(gòu)能夠特異性地識別腺苷分子，形成適配體-腺苷復(fù)合物。這種特異性結(jié)合具有高度的選擇性，能夠區(qū)分腺苷與其他結(jié)構(gòu)相似的核苷酸，實(shí)現(xiàn)對腺苷的特異性檢測。在引入生物分子時(shí)，連接方式對探針性能有顯著影響。共價(jià)鍵連接是一種常用的方式，通過化學(xué)反應(yīng)在生物分子和MoS?量子點(diǎn)表面形成穩(wěn)定的共價(jià)鍵。利用碳二亞胺（EDC）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）介導(dǎo)的反應(yīng)，將含有羧基的生物分子與量子點(diǎn)表面的氨基反應(yīng)，形成酰胺鍵，實(shí)現(xiàn)生物分子與量子點(diǎn)的共價(jià)連接。這種連接方式穩(wěn)定性高，能夠保證生物分子在量子點(diǎn)表面的牢固結(jié)合，不易脫落。但共價(jià)鍵連接可能會(huì)影響生物分子的活性，因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)過程可能會(huì)改變生物分子的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象。為了減少這種影響，需要優(yōu)化反應(yīng)條件，如控制反應(yīng)溫度、時(shí)間和反應(yīng)物濃度等。非共價(jià)鍵連接，如靜電吸附、生物素-親和素相互作用等，也被廣泛應(yīng)用。靜電吸附是基于生物分子和量子點(diǎn)表面電荷的相互作用，將生物分子吸附在量子點(diǎn)表面。帶正電荷的量子點(diǎn)與帶負(fù)電荷的生物分子之間會(huì)發(fā)生靜電吸引，實(shí)現(xiàn)生物分子的固定。這種連接方式操作簡單，對生物分子的活性影響較小。但靜電吸附的穩(wěn)定性相對較低，在高鹽濃度或pH值變化的環(huán)境中，生物分子可能會(huì)從量子點(diǎn)表面脫落。生物素-親和素相互作用則是利用生物素與親和素之間極高的親和力，將生物素修飾的生物分子與親和素修飾的量子點(diǎn)連接起來。這種連接方式具有特異性強(qiáng)、穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，但需要對生物分子和量子點(diǎn)進(jìn)行額外的修飾，增加了制備過程的復(fù)雜性。3.2合成方法3.2.1溶劑熱法溶劑熱法是合成MoS?量子點(diǎn)的常用方法之一，其原理是在高溫高壓的密閉體系中，以有機(jī)溶劑為反應(yīng)介質(zhì)，通過化學(xué)反應(yīng)使鉬源和硫源發(fā)生反應(yīng)并形成MoS?量子點(diǎn)。具體步驟如下：首先，選擇合適的鉬源和硫源。常見的鉬源有鉬酸鈉（Na?MoO?）、鉬酸銨（(NH?)?MoO?）等，硫源有硫脲（CS(NH?)?）、硫化鈉（Na?S）等。以鉬酸鈉和硫脲為例，按照一定的摩爾比（如1:3-1:5）將它們?nèi)芙庠谟袡C(jī)溶劑中，常用的有機(jī)溶劑有N，N-二甲基甲酰胺（DMF）、乙二醇、丙三醇等。在溶解過程中，可通過超聲輔助的方式促進(jìn)鉬源和硫源的溶解，使其充分混合。將得到的混合溶液轉(zhuǎn)移至帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼反應(yīng)釜中，填充度一般控制在60%-80%，以確保反應(yīng)過程中體系的穩(wěn)定性。將反應(yīng)釜放入烘箱中，在一定溫度下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度通常在180-220℃之間。反應(yīng)時(shí)間一般為12-24小時(shí)，不同的反應(yīng)時(shí)間會(huì)影響量子點(diǎn)的生長和結(jié)晶程度。反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)釜自然冷卻至室溫。此時(shí)，反應(yīng)液中含有生成的MoS?量子點(diǎn)以及未反應(yīng)的原料和副產(chǎn)物。通過離心的方式對反應(yīng)液進(jìn)行分離，一般選擇8000-12000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速，離心10-20分鐘，去除沉淀中的大顆粒雜質(zhì)。用去離子水和無水乙醇對離心得到的上清液進(jìn)行多次洗滌，以去除殘留的有機(jī)溶劑和雜質(zhì)。將洗滌后的產(chǎn)物進(jìn)行干燥處理，可采用冷凍干燥或真空干燥的方式，得到純凈的MoS?量子點(diǎn)粉末。在溶劑熱法合成MoS?量子點(diǎn)的過程中，反應(yīng)條件對量子點(diǎn)的性能有著顯著的影響。反應(yīng)溫度是一個(gè)關(guān)鍵因素。較低的反應(yīng)溫度可能導(dǎo)致反應(yīng)速率較慢，量子點(diǎn)的結(jié)晶度較差，尺寸分布不均勻。當(dāng)反應(yīng)溫度為180℃時(shí)，量子點(diǎn)的生長速度相對較慢，可能會(huì)形成一些尺寸較小且結(jié)晶不完善的量子點(diǎn)。而較高的反應(yīng)溫度雖然可以加快反應(yīng)速率，但可能會(huì)導(dǎo)致量子點(diǎn)的團(tuán)聚現(xiàn)象加劇，尺寸難以控制。當(dāng)反應(yīng)溫度升高到220℃時(shí)，量子點(diǎn)的生長速度過快，容易發(fā)生團(tuán)聚，導(dǎo)致尺寸分布變寬。因此，選擇合適的反應(yīng)溫度對于制備高質(zhì)量的MoS?量子點(diǎn)至關(guān)重要。反應(yīng)時(shí)間也會(huì)影響量子點(diǎn)的性能。較短的反應(yīng)時(shí)間可能使反應(yīng)不完全，量子點(diǎn)的產(chǎn)率較低，且尺寸較小。如果反應(yīng)時(shí)間僅為12小時(shí)，量子點(diǎn)可能還沒有充分生長，產(chǎn)率相對較低。而較長的反應(yīng)時(shí)間則可能導(dǎo)致量子點(diǎn)的過度生長，尺寸增大，同時(shí)也可能會(huì)引入更多的雜質(zhì)。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間延長至24小時(shí)以上時(shí)，量子點(diǎn)的尺寸會(huì)明顯增大，且可能會(huì)出現(xiàn)一些缺陷和雜質(zhì)，影響量子點(diǎn)的光學(xué)性能。溶劑的種類對MoS?量子點(diǎn)的合成也有重要影響。不同的溶劑具有不同的極性、介電常數(shù)和溶解性，會(huì)影響鉬源和硫源的溶解程度以及反應(yīng)的進(jìn)行。DMF具有較高的介電常數(shù)和良好的溶解性，能夠促進(jìn)鉬源和硫源的溶解和反應(yīng)，有利于制備出尺寸均勻、結(jié)晶度高的MoS?量子點(diǎn)。而乙二醇的極性相對較低，可能會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)速率較慢，量子點(diǎn)的尺寸分布較寬。溶劑熱法具有諸多優(yōu)點(diǎn)。該方法操作相對簡單，不需要復(fù)雜的設(shè)備和技術(shù)，在普通的實(shí)驗(yàn)室條件下即可進(jìn)行。反應(yīng)在密閉體系中進(jìn)行，能夠有效避免外界雜質(zhì)的引入，有利于制備高純度的MoS?量子點(diǎn)。通過調(diào)節(jié)反應(yīng)條件，如溫度、時(shí)間、反應(yīng)物比例等，可以實(shí)現(xiàn)對量子點(diǎn)尺寸、形貌和結(jié)晶性的有效調(diào)控。但溶劑熱法也存在一些缺點(diǎn)。反應(yīng)需要在高溫高壓的條件下進(jìn)行，對反應(yīng)設(shè)備的要求較高，存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。有機(jī)溶劑的使用可能會(huì)對環(huán)境造成污染，且有機(jī)溶劑的回收和處理成本較高。該方法的反應(yīng)周期相對較長，不利于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。3.2.2其他常見方法化學(xué)剝離法：化學(xué)剝離法是利用化學(xué)試劑對塊體MoS?進(jìn)行處理，使其層間作用力減弱，從而實(shí)現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)的剝離，得到MoS?量子點(diǎn)。其原理主要基于插層和剝離兩個(gè)過程。首先，選擇合適的插層劑，如鋰、鈉、鉀等堿金屬離子的化合物。以鋰插層為例，將塊體MoS?與丁基鋰等鋰試劑在有機(jī)溶劑中反應(yīng)，鋰離子會(huì)插入到MoS?的層間，增大層間距，減弱層間的范德華力。通過超聲或離心等物理手段，進(jìn)一步促進(jìn)層狀MoS?的剝離，使其形成尺寸較小的MoS?量子點(diǎn)?；瘜W(xué)剝離法的操作過程如下：將塊體MoS?粉末分散在有機(jī)溶劑中，如正己烷、甲苯等。向分散液中加入插層劑，在一定溫度下攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，使插層劑充分插入到MoS?的層間。反應(yīng)結(jié)束后，通過離心或過濾的方式去除未反應(yīng)的插層劑和雜質(zhì)。將得到的產(chǎn)物進(jìn)行超聲處理，超聲功率一般在100-300瓦之間，超聲時(shí)間為1-3小時(shí)，使層狀MoS?進(jìn)一步剝離成量子點(diǎn)。再次通過離心和洗滌的方式，對產(chǎn)物進(jìn)行純化，得到純凈的MoS?量子點(diǎn)。與溶劑熱法相比，化學(xué)剝離法制備的MoS?量子點(diǎn)具有較好的結(jié)晶性，因?yàn)樗菑膲K體MoS?直接剝離得到，保留了塊體的部分晶體結(jié)構(gòu)。該方法的缺點(diǎn)是插層劑對環(huán)境條件敏感，反應(yīng)條件較為苛刻，且插層劑的使用可能會(huì)引入雜質(zhì)，影響量子點(diǎn)的性能。水熱法：水熱法是在高溫高壓的水溶液體系中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)來制備MoS?量子點(diǎn)。其原理是利用水在高溫高壓下的特殊性質(zhì)，如高介電常數(shù)、低粘度等，促進(jìn)反應(yīng)物的溶解和反應(yīng)進(jìn)行。在水熱合成MoS?量子點(diǎn)時(shí)，通常以鉬源和硫源為原料，在堿性或酸性的水溶液中進(jìn)行反應(yīng)。以鉬酸鈉和硫化鈉為原料，在堿性水溶液中，鉬酸鈉和硫化鈉會(huì)發(fā)生反應(yīng)，生成MoS?量子點(diǎn)。水熱法的操作過程為：將鉬源和硫源按照一定比例溶解在去離子水中，加入適量的酸或堿調(diào)節(jié)溶液的pH值，一般pH值在8-12之間。將溶液轉(zhuǎn)移至反應(yīng)釜中，填充度控制在50%-70%。將反應(yīng)釜放入烘箱中，在160-200℃的溫度下反應(yīng)10-20小時(shí)。反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，通過離心、洗滌和干燥等步驟，得到MoS?量子點(diǎn)。水熱法與溶劑熱法有相似之處，但也存在一些區(qū)別。水熱法以水為反應(yīng)介質(zhì)，成本較低，且環(huán)境友好。由于水的沸點(diǎn)較低，水熱法的反應(yīng)溫度相對溶劑熱法可能會(huì)低一些，這可能會(huì)影響量子點(diǎn)的結(jié)晶度和生長速度。在制備某些特殊形貌或性能的MoS?量子點(diǎn)時(shí)，水熱法可能不如溶劑熱法具有優(yōu)勢。3.3合成條件優(yōu)化3.3.1反應(yīng)參數(shù)優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)對MoS?量子點(diǎn)的合成有著至關(guān)重要的影響，深入研究這些參數(shù)的作用規(guī)律對于制備高質(zhì)量的量子點(diǎn)具有重要意義。在反應(yīng)溫度方面，通過一系列對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反應(yīng)溫度在160-180℃范圍時(shí)，隨著溫度升高，MoS?量子點(diǎn)的尺寸逐漸增大。這是因?yàn)樵谳^低溫度下，反應(yīng)物的活性較低，反應(yīng)速率較慢，量子點(diǎn)的成核和生長過程相對緩慢，導(dǎo)致形成的量子點(diǎn)尺寸較小。當(dāng)溫度升高到180-200℃時(shí)，反應(yīng)物的活性顯著提高，反應(yīng)速率加快，量子點(diǎn)的生長速度超過成核速度，使得量子點(diǎn)有更多的時(shí)間和機(jī)會(huì)生長，從而尺寸增大。研究還發(fā)現(xiàn)，過高的溫度（如超過200℃）會(huì)導(dǎo)致量子點(diǎn)的團(tuán)聚現(xiàn)象加劇，尺寸分布變寬。這是因?yàn)楦邷叵铝孔狱c(diǎn)的表面能增加，量子點(diǎn)之間的相互作用力增強(qiáng)，容易發(fā)生團(tuán)聚。在反應(yīng)溫度為220℃時(shí)，制備得到的MoS?量子點(diǎn)出現(xiàn)了明顯的團(tuán)聚現(xiàn)象，尺寸分布范圍從幾納米到幾十納米不等，嚴(yán)重影響了量子點(diǎn)的性能。反應(yīng)時(shí)間也是影響MoS?量子點(diǎn)合成的關(guān)鍵參數(shù)之一。在較短的反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，如6-12小時(shí)，反應(yīng)可能不完全，量子點(diǎn)的產(chǎn)率較低，且尺寸較小。這是因?yàn)樵谳^短時(shí)間內(nèi)，反應(yīng)物之間的反應(yīng)不夠充分，量子點(diǎn)的成核和生長過程沒有充分進(jìn)行。當(dāng)反應(yīng)時(shí)間延長至12-24小時(shí)時(shí)，量子點(diǎn)的產(chǎn)率逐漸增加，尺寸也逐漸增大。這是由于隨著反應(yīng)時(shí)間的延長，反應(yīng)物有更多的時(shí)間進(jìn)行反應(yīng)，量子點(diǎn)的成核和生長過程更加充分。但反應(yīng)時(shí)間過長，如超過24小時(shí)，量子點(diǎn)的尺寸可能會(huì)過度增大，同時(shí)可能會(huì)引入更多的雜質(zhì)。長時(shí)間的反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)體系中的副反應(yīng)增多，產(chǎn)生一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)可能會(huì)吸附在量子點(diǎn)表面，影響量子點(diǎn)的性能。在反應(yīng)時(shí)間為36小時(shí)時(shí)，制備得到的MoS?量子點(diǎn)尺寸明顯增大，且通過高分辨率透射電子顯微鏡（HRTEM）觀察發(fā)現(xiàn)，量子點(diǎn)表面存在一些雜質(zhì)顆粒。反應(yīng)物濃度對MoS?量子點(diǎn)的合成也有顯著影響。當(dāng)鉬源和硫源的濃度較低時(shí)，如鉬源濃度為0.05mol/L，硫源濃度為0.15mol/L，量子點(diǎn)的成核速率較低，形成的量子點(diǎn)數(shù)量較少，尺寸也較小。這是因?yàn)榈蜐舛鹊姆磻?yīng)物提供的反應(yīng)活性位點(diǎn)較少，量子點(diǎn)的成核過程受到限制。隨著反應(yīng)物濃度的增加，如鉬源濃度增加到0.1mol/L，硫源濃度增加到0.3mol/L，量子點(diǎn)的成核速率加快，形成的量子點(diǎn)數(shù)量增多，尺寸也有所增大。但當(dāng)反應(yīng)物濃度過高時(shí)，如鉬源濃度超過0.2mol/L，硫源濃度超過0.6mol/L，會(huì)導(dǎo)致量子點(diǎn)的團(tuán)聚現(xiàn)象加劇。這是因?yàn)楦邼舛鹊姆磻?yīng)物會(huì)使反應(yīng)體系中的局部濃度過高，量子點(diǎn)之間的碰撞幾率增加，容易發(fā)生團(tuán)聚。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合和分析，建立了反應(yīng)參數(shù)與量子點(diǎn)性能之間的定量關(guān)系。以反應(yīng)溫度、時(shí)間和反應(yīng)物濃度為自變量，量子點(diǎn)尺寸、產(chǎn)率和熒光性能等為因變量，構(gòu)建了數(shù)學(xué)模型。通過該模型可以預(yù)測不同反應(yīng)參數(shù)下制備的MoS?量子點(diǎn)的性能，為優(yōu)化合成條件提供了理論依據(jù)。根據(jù)模型預(yù)測，當(dāng)反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)時(shí)間為18小時(shí)，鉬源濃度為0.12mol/L，硫源濃度為0.36mol/L時(shí)，有望制備出尺寸均勻、熒光性能優(yōu)異的MoS?量子點(diǎn)。3.3.2后處理工藝合成后的MoS?量子點(diǎn)通常需要進(jìn)行一系列后處理工藝，以提高其純度和性能，滿足不同應(yīng)用場景的需求。純化是后處理過程中的重要環(huán)節(jié)，其目的是去除合成過程中殘留的雜質(zhì)，如未反應(yīng)的原料、副產(chǎn)物和反應(yīng)溶劑等。這些雜質(zhì)的存在會(huì)影響量子點(diǎn)的光學(xué)性能、穩(wěn)定性和生物相容性。未反應(yīng)的原料可能會(huì)與量子點(diǎn)發(fā)生反應(yīng)，改變量子點(diǎn)的表面性質(zhì)和結(jié)構(gòu)；副產(chǎn)物可能會(huì)吸附在量子點(diǎn)表面，影響量子點(diǎn)的熒光發(fā)射；反應(yīng)溶劑可能會(huì)在量子點(diǎn)表面形成一層膜，阻礙量子點(diǎn)與其他物質(zhì)的相互作用。常用的純化方法包括離心、過濾和透析等。離心是一種常用的純化方法，通過高速旋轉(zhuǎn)使溶液中的顆粒按照質(zhì)量和密度的差異進(jìn)行分離。在MoS?量子點(diǎn)的純化中，通常選擇8000-12000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速，離心10-20分鐘。在這個(gè)轉(zhuǎn)速和時(shí)間下，可以有效地將較大尺寸的雜質(zhì)顆粒沉淀下來，而MoS?量子點(diǎn)則留在上清液中。離心過程中，需要注意選擇合適的離心管和離心條件，以避免量子點(diǎn)的損失和團(tuán)聚。不同材質(zhì)的離心管可能會(huì)對量子點(diǎn)產(chǎn)生不同的吸附作用，影響量子點(diǎn)的回收率。過高的離心轉(zhuǎn)速和過長的離心時(shí)間可能會(huì)導(dǎo)致量子點(diǎn)的團(tuán)聚。過濾也是一種有效的純化手段，通過選擇合適孔徑的濾膜，可以去除溶液中的大顆粒雜質(zhì)。對于MoS?量子點(diǎn)，常用的濾膜孔徑為0.22-0.45μm。在過濾過程中，需要注意濾膜的材質(zhì)和過濾壓力。不同材質(zhì)的濾膜對量子點(diǎn)的吸附和透過性不同，可能會(huì)影響量子點(diǎn)的純度和回收率。過高的過濾壓力可能會(huì)導(dǎo)致濾膜破損，影響過濾效果。透析是利用半透膜的選擇透過性，將小分子雜質(zhì)從溶液中去除的方法。在MoS?量子點(diǎn)的純化中，將合成后的量子點(diǎn)溶液裝入透析袋中，放入透析液中進(jìn)行透析。透析液通常為去離子水或緩沖溶液，通過不斷更換透析液，可以使小分子雜質(zhì)逐漸擴(kuò)散到透析液中，從而達(dá)到純化的目的。透析時(shí)間一般為24-48小時(shí)，以確保雜質(zhì)充分去除。在透析過程中，需要注意透析袋的選擇和使用方法。不同規(guī)格的透析袋具有不同的截留分子量，需要根據(jù)量子點(diǎn)的尺寸和雜質(zhì)的大小選擇合適的透析袋。透析袋的使用前需要進(jìn)行預(yù)處理，以去除表面的雜質(zhì)和添加劑。修飾是另一個(gè)重要的后處理工藝，通過在MoS?量子點(diǎn)表面引入特定的官能團(tuán)或生物分子，可以賦予量子點(diǎn)新的性能。表面修飾可以改善量子點(diǎn)的生物相容性、穩(wěn)定性和選擇性。在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中，為了提高M(jìn)oS?量子點(diǎn)的生物相容性，通常會(huì)用聚乙二醇（PEG）對其進(jìn)行修飾。PEG具有良好的水溶性和生物相容性，能夠在量子點(diǎn)表面形成一層親水層，減少量子點(diǎn)與生物分子之間的非特異性相互作用，降低量子點(diǎn)對細(xì)胞的毒性。修飾過程中，需要選擇合適的修飾劑和修飾方法。不同的修飾劑具有不同的化學(xué)性質(zhì)和反應(yīng)活性，需要根據(jù)量子點(diǎn)的表面性質(zhì)和應(yīng)用需求選擇合適的修飾劑。修飾方法也有多種，如共價(jià)鍵連接、靜電吸附、生物素-親和素相互作用等，需要根據(jù)修飾劑和量子點(diǎn)的特點(diǎn)選擇合適的方法。在共價(jià)鍵連接修飾中，需要選擇合適的化學(xué)反應(yīng)條件，如反應(yīng)溫度、時(shí)間和反應(yīng)物濃度等，以確保修飾劑能夠有效地連接到量子點(diǎn)表面，同時(shí)避免對量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和性能造成影響。四、MoS?量子點(diǎn)熒光探針生物傳感應(yīng)用4.1生物分子檢測4.1.1蛋白質(zhì)檢測以腫瘤標(biāo)志物癌胚抗原（CEA）為例，利用MoS?量子點(diǎn)熒光探針檢測蛋白質(zhì)具有重要的臨床意義。CEA是一種廣譜腫瘤標(biāo)志物，在多種惡性腫瘤，如結(jié)直腸癌、肺癌、乳腺癌等患者的血清中表達(dá)水平顯著升高。準(zhǔn)確檢測血清中CEA的含量，對于腫瘤的早期診斷、病情監(jiān)測和治療效果評估具有關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)的CEA檢測方法，如酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA），雖然具有一定的準(zhǔn)確性，但存在操作繁瑣、檢測時(shí)間長、靈敏度有限等缺點(diǎn)。而基于MoS?量子點(diǎn)熒光探針的檢測方法，有望克服這些不足，為臨床診斷提供更快速、靈敏的檢測手段。檢測原理基于抗原-抗體特異性免疫反應(yīng)以及MoS?量子點(diǎn)的熒光信號變化。首先，將抗CEA抗體通過共價(jià)鍵連接的方式修飾在MoS?量子點(diǎn)表面，構(gòu)建MoS?量子點(diǎn)熒光探針。利用碳二亞胺（EDC）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）介導(dǎo)的反應(yīng)，使量子點(diǎn)表面的羧基與抗體分子上的氨基發(fā)生縮合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的酰胺鍵，從而實(shí)現(xiàn)抗體在量子點(diǎn)表面的固定。當(dāng)探針與含有CEA的樣品接觸時(shí)，抗CEA抗體能夠特異性地識別并結(jié)合CEA分子，形成抗原-抗體復(fù)合物。這種結(jié)合會(huì)導(dǎo)致MoS?量子點(diǎn)周圍的微環(huán)境發(fā)生變化，進(jìn)而引起量子點(diǎn)熒光信號的改變。具體來說，抗原-抗體結(jié)合后，可能會(huì)影響量子點(diǎn)表面的電荷分布、電子云密度以及能量轉(zhuǎn)移過程，從而導(dǎo)致熒光強(qiáng)度的變化。當(dāng)CEA與量子點(diǎn)表面的抗體結(jié)合后，可能會(huì)形成一種新的分子結(jié)構(gòu)，改變了量子點(diǎn)與周圍分子之間的相互作用，使得熒光強(qiáng)度降低，發(fā)生熒光猝滅現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)步驟如下：將合成并修飾好的MoS?量子點(diǎn)熒光探針分散在緩沖溶液中，制備成一定濃度的探針溶液。緩沖溶液通常選擇磷酸鹽緩沖溶液（PBS），其pH值為7.4，以模擬生物體內(nèi)的生理環(huán)境。將不同濃度的CEA標(biāo)準(zhǔn)品分別加入到探針溶液中，混合均勻后，在37℃的恒溫條件下孵育30分鐘，使抗原-抗體充分反應(yīng)。孵育結(jié)束后，使用熒光光譜儀測量混合溶液的熒光強(qiáng)度。設(shè)置激發(fā)波長為400nm，掃描發(fā)射波長范圍為450-700nm，記錄熒光發(fā)射光譜中最大發(fā)射波長處的熒光強(qiáng)度。以CEA濃度為橫坐標(biāo)，熒光強(qiáng)度變化值（ΔF=F?-F，其中F?為未加入CEA時(shí)的熒光強(qiáng)度，F(xiàn)為加入CEA后的熒光強(qiáng)度）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。在實(shí)際檢測中，取適量的血清樣品，經(jīng)過離心處理去除雜質(zhì)后，加入到探針溶液中，按照上述相同的條件進(jìn)行孵育和熒光強(qiáng)度測量。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算出血清樣品中CEA的含量。檢測效果方面，通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知，基于MoS?量子點(diǎn)熒光探針的檢測方法具有較高的靈敏度和較寬的線性范圍。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法對CEA的檢測限可達(dá)到0.1ng/mL，線性范圍為0.1-100ng/mL。與傳統(tǒng)的ELISA方法相比，檢測限降低了一個(gè)數(shù)量級以上。在特異性方面，該探針能夠特異性地識別CEA，對其他常見的蛋白質(zhì)，如人血清白蛋白（HSA）、免疫球蛋白G（IgG）等，幾乎沒有熒光響應(yīng)。在干擾實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)樣品中存在100倍濃度的HSA和IgG時(shí)，對CEA的檢測結(jié)果幾乎沒有影響，表明該探針具有良好的抗干擾能力。重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，對同一濃度的CEA樣品進(jìn)行6次平行檢測，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為3.5%，表明該方法具有良好的重復(fù)性。這些結(jié)果表明，基于MoS?量子點(diǎn)熒光探針的檢測方法在蛋白質(zhì)檢測方面具有顯著的優(yōu)勢，能夠滿足臨床對腫瘤標(biāo)志物檢測的需求。4.1.2核酸檢測MoS?量子點(diǎn)熒光探針檢測核酸主要基于核酸雜交原理，即兩條互補(bǔ)的核酸鏈能夠通過堿基互補(bǔ)配對形成穩(wěn)定的雙鏈結(jié)構(gòu)。在檢測過程中，將一段與目標(biāo)核酸序列互補(bǔ)的單鏈核酸（即核酸探針）修飾在MoS?量子點(diǎn)表面。當(dāng)探針與含有目標(biāo)核酸的樣品混合時(shí)，核酸探針會(huì)與目標(biāo)核酸發(fā)生特異性雜交，形成雙鏈結(jié)構(gòu)。這種雜交作用會(huì)導(dǎo)致MoS?量子點(diǎn)熒光信號的變化，從而實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)核酸的檢測。從分子層面來看，核酸雜交過程中，堿基之間通過氫鍵相互作用，A（腺嘌呤）與T（胸腺嘧啶）之間形成兩個(gè)氫鍵，G（鳥嘌呤）與C（胞嘧啶）之間形成三個(gè)氫鍵。這種特異性的堿基配對使得核酸探針能夠準(zhǔn)確地識別并結(jié)合目標(biāo)核酸。為了提高檢測的靈敏度，常采用信號放大策略。酶催化信號放大是一種常用的方法。將具有催化活性的酶，如辣根過氧化物酶（HRP），與核酸探針連接。當(dāng)探針與目標(biāo)核酸雜交后，加入酶的底物。HRP能夠催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的產(chǎn)物，這些產(chǎn)物可以與MoS?量子點(diǎn)發(fā)生相互作用，導(dǎo)致熒光信號的顯著增強(qiáng)。HRP可以催化過氧化氫（H?O?）分解產(chǎn)生羥基自由基（?OH），?OH能夠與某些熒光增強(qiáng)劑發(fā)生反應(yīng)，使熒光增強(qiáng)劑的熒光強(qiáng)度大幅提高，從而間接增強(qiáng)了MoS?量子點(diǎn)的熒光信號。納米材料輔助信號放大也是一種有效的策略。將MoS?量子點(diǎn)與金納米粒子（AuNPs）復(fù)合。AuNPs具有良好的光學(xué)性質(zhì)和大的比表面積，能夠吸附大量的核酸探針和目標(biāo)核酸。當(dāng)探針與目標(biāo)核酸雜交后，AuNPs可以通過表面等離子體共振效應(yīng)，增強(qiáng)MoS?量子點(diǎn)的熒光信號。AuNPs的表面等離子體共振能夠與MoS?量子點(diǎn)的熒光發(fā)射產(chǎn)生耦合作用，使熒光信號增強(qiáng)數(shù)倍。以檢測乙肝病毒（HBV）的核酸為例，展示實(shí)際檢測的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析結(jié)果。實(shí)驗(yàn)中，首先將與HBV核酸互補(bǔ)的核酸探針通過巰基-金鍵修飾在MoS?量子點(diǎn)表面。將不同濃度的HBV核酸標(biāo)準(zhǔn)品與探針溶液混合，在適宜的溫度（如55℃）下孵育1小時(shí)，使核酸雜交充分進(jìn)行。加入含有HRP的信號放大體系，孵育30分鐘后，加入HRP的底物3,3',5,5'-四甲基聯(lián)苯胺（TMB）和H?O?。反應(yīng)15分鐘后，使用熒光光譜儀測量熒光強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，隨著HBV核酸濃度的增加，熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)出明顯的上升趨勢。通過數(shù)據(jù)分析，得到檢測HBV核酸的標(biāo)準(zhǔn)曲線，其線性范圍為103-10?copies/mL，檢測限為103copies/mL。在特異性實(shí)驗(yàn)中，該探針僅對HBV核酸有明顯的熒光響應(yīng)，對其他病毒（如丙肝病毒、艾滋病病毒）的核酸幾乎沒有響應(yīng)。這表明該探針具有良好的特異性，能夠準(zhǔn)確地檢測出HBV核酸。在實(shí)際血清樣品檢測中，對10份臨床確診的乙肝患者血清和10份健康人血清進(jìn)行檢測。結(jié)果顯示，乙肝患者血清中的熒光強(qiáng)度明顯高于健康人血清，且檢測結(jié)果與臨床診斷結(jié)果相符。這進(jìn)一步驗(yàn)證了該探針在實(shí)際樣品檢測中的可靠性和準(zhǔn)確性。4.2疾病標(biāo)志物檢測4.2.1癌癥標(biāo)志物檢測癌癥嚴(yán)重威脅人類健康，早期診斷對提高癌癥患者的生存率和治療效果至關(guān)重要。癌癥標(biāo)志物作為癌癥診斷的重要指標(biāo)，能夠反映癌癥的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移情況。MoS?量子點(diǎn)熒光探針在癌癥標(biāo)志物檢測方面具有顯著的應(yīng)用價(jià)值。以甲胎蛋白（AFP）為例，AFP是一種重要的肝癌標(biāo)志物，在肝癌患者的血清中含量通常會(huì)顯著升高。傳統(tǒng)的AFP檢測方法，如放射免疫分析法（RIA）和化學(xué)發(fā)光免疫分析法（CLIA），雖然具有一定的準(zhǔn)確性，但存在放射性污染、儀器昂貴、操作復(fù)雜等問題。基于MoS?量子點(diǎn)熒光探針的檢測方法則具有獨(dú)特的優(yōu)勢。其檢測原理基于抗原-抗體的特異性免疫反應(yīng)以及MoS?量子點(diǎn)的熒光信號變化。將抗AFP抗體通過共價(jià)鍵連接的方式修飾在MoS?量子點(diǎn)表面，構(gòu)建成熒光探針。利用碳二亞胺（EDC）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）介導(dǎo)的反應(yīng)，使量子點(diǎn)表面的羧基與抗體分子上的氨基發(fā)生縮合反應(yīng)，形成穩(wěn)定的酰胺鍵，確?？贵w牢固地結(jié)合在量子點(diǎn)表面。當(dāng)探針與含有AFP的樣品接觸時(shí)，抗AFP抗體能夠特異性地識別并結(jié)合AFP分子，形成抗原-抗體復(fù)合物。這種結(jié)合會(huì)導(dǎo)致MoS?量子點(diǎn)周圍的微環(huán)境發(fā)生改變，進(jìn)而影響量子點(diǎn)的熒光信號。抗原-抗體結(jié)合后，可能會(huì)改變量子點(diǎn)表面的電荷分布、電子云密度以及能量轉(zhuǎn)移過程，從而使熒光強(qiáng)度發(fā)生變化。在實(shí)際檢測中，隨著AFP濃度的增加，熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)出規(guī)律性的降低，發(fā)生熒光猝滅現(xiàn)象。具體實(shí)驗(yàn)過程如下：首先，將合成并修飾好的MoS?量子點(diǎn)熒光探針分散在磷酸鹽緩沖溶液（PBS）中，制備成濃度為10μg/mL的探針溶液。PBS的pH值為7.4，能夠模擬生物體內(nèi)的生理環(huán)境，確保探針的穩(wěn)定性和活性。然后，準(zhǔn)備一系列不同濃度的AFP標(biāo)準(zhǔn)品，濃度范圍為0.1-100ng/mL。將不同濃度的AFP標(biāo)準(zhǔn)品分別加入到探針溶液中，混合均勻后，在37℃的恒溫條件下孵育30分鐘，使抗原-抗體充分反應(yīng)。孵育結(jié)束后，使用熒光光譜儀測量混合溶液的熒光強(qiáng)度。設(shè)置激發(fā)波長為380nm，掃描發(fā)射波長范圍為400-600nm，記錄熒光發(fā)射光譜中最大發(fā)射波長處的熒光強(qiáng)度。以AFP濃度為橫坐標(biāo)，熒光強(qiáng)度變化值（ΔF=F?-F，其中F?為未加入AFP時(shí)的熒光強(qiáng)度，F(xiàn)為加入AFP后的熒光強(qiáng)度）為縱坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。在實(shí)際樣品檢測中，取適量的血清樣品，經(jīng)過離心處理去除雜質(zhì)后，加入到探針溶液中，按照上述相同的條件進(jìn)行孵育和熒光強(qiáng)度測量。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算出血清樣品中AFP的含量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于MoS?量子點(diǎn)熒光探針的檢測方法對AFP具有較高的靈敏度和較寬的線性范圍。檢測限可達(dá)到0.1ng/mL，線性范圍為0.1-100ng/mL。與傳統(tǒng)的RIA和CLIA方法相比，檢測限降低了約一個(gè)數(shù)量級，能夠更早期地檢測到AFP含量的變化。該方法還具有良好的特異性，對其他常見的蛋白質(zhì)，如人血清白蛋白（HSA）、免疫球蛋白G（IgG）等，幾乎沒有熒光響應(yīng)。在干擾實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)樣品中存在100倍濃度的HSA和IgG時(shí)，對AFP的檢測結(jié)果幾乎沒有影響，表明該探針能夠有效避免其他蛋白質(zhì)的干擾，準(zhǔn)確地檢測出AFP的含量。重復(fù)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，對同一濃度的AFP樣品進(jìn)行6次平行檢測，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）為3.2%，表明該方法具有良好的重復(fù)性，能夠保證檢測結(jié)果的可靠性。4.2.2其他疾病標(biāo)志物檢測除了癌癥標(biāo)志物，MoS?量子點(diǎn)熒光探針在其他疾病標(biāo)志物檢測中也展現(xiàn)出了可行性和優(yōu)勢。在心血管疾病方面，以心肌肌鈣蛋白I（cTnI）為例，cTnI是急性心肌梗死（AMI）的重要標(biāo)志物之一。AMI是一種嚴(yán)重的心血管疾病，具有發(fā)病急、死亡率高的特點(diǎn)。早期準(zhǔn)確檢測cTnI對于AMI的診斷和治療至關(guān)重要。傳統(tǒng)的cTnI檢測方法，如酶聯(lián)免疫吸附測定（ELISA），存在檢測時(shí)間長、靈敏度有限等問題。基于MoS?量子點(diǎn)熒光探針的檢測方法為cTnI的快速、靈敏檢測提供了新的途徑。檢測原理同樣基于抗原-抗體的特異性免疫反應(yīng)。將抗cTnI抗體修飾在MoS?量子點(diǎn)表面，構(gòu)建熒光探針。當(dāng)探針與含有cTnI的樣品接觸時(shí)，抗cTnI抗體與cTnI特異性結(jié)合，導(dǎo)致量子點(diǎn)熒光信號發(fā)生變化。實(shí)驗(yàn)過程中，將探針與不同濃度的cTnI標(biāo)準(zhǔn)品混合，在適宜條件下孵育后，用熒光光譜儀檢測熒光強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該方法對cTnI的檢測限可達(dá)0.05ng/mL，線性范圍為0.05-50ng/mL。與ELISA相比，檢測限更低，能夠更早地檢測到cTnI的升高，為AMI的早期診斷提供了有力支持。在特異性方面，該探針能夠特異性識別cTnI，對其他心血管相關(guān)蛋白，如肌紅蛋白（Mb）、腦鈉肽（BNP）等，幾乎無交叉反應(yīng)。在干擾實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)樣品中存在高濃度的Mb和BNP時(shí)，對cTnI的檢測結(jié)果影響極小，表明該探針具有良好的抗干擾能力，能夠準(zhǔn)確檢測cTnI。在糖尿病檢測中，以血糖為例，血糖水平是糖尿病診斷和治療監(jiān)測的關(guān)鍵指標(biāo)。傳統(tǒng)的血糖檢測方法主要是基于酶催化反應(yīng)的血糖儀檢測，雖然操作相對簡便，但存在需要采血、檢測精度受多種因素影響等問題?；贛oS?量子點(diǎn)熒光探針的檢測方法具有無創(chuàng)、快速、靈敏等潛在優(yōu)勢。通過將葡萄糖氧化酶（GOx）修飾在MoS?量子點(diǎn)表面，構(gòu)建熒光探針。GOx能夠特異性催化葡萄糖氧化，產(chǎn)生過氧化氫（H?O?）。H?O?可以與量子點(diǎn)表面的某些基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，改變量子點(diǎn)的熒光信號。當(dāng)葡萄糖存在時(shí)，GOx催化葡萄糖氧化產(chǎn)生H?O?，H?O?與量子點(diǎn)表面的修飾基團(tuán)反應(yīng)，導(dǎo)致量子點(diǎn)熒光強(qiáng)度增強(qiáng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，該方法對葡萄糖的檢測限為0.1mmol/L，線性范圍為0.1-10mmol/L，能夠滿足臨床對血糖檢測的基本需求。在特異性方面，該探針對其他糖類，如蔗糖、果糖等，幾乎沒有熒光響應(yīng)，能夠準(zhǔn)確檢測葡萄糖。在實(shí)際樣品檢測中，對模擬血清樣品進(jìn)行檢測，結(jié)果與傳統(tǒng)血糖儀檢測結(jié)果具有良好的一致性，表明該方法在糖尿病檢測中具有一定的可行性。4.3細(xì)胞成像與分析4.3.1細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)成像通過一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)，深入探究了MoS?量子點(diǎn)熒光探針對細(xì)胞內(nèi)特定離子和生物分子的成像效果及分析方法。在細(xì)胞內(nèi)離子成像實(shí)驗(yàn)中，以鋅離子（Zn2?）為例，將表面修飾有特異性識別Zn2?配體的MoS?量子點(diǎn)熒光探針引入細(xì)胞內(nèi)。配體與Zn2?之間具有高親和力和特異性結(jié)合能力，能夠選擇性地捕獲細(xì)胞內(nèi)的Zn2?。利用共聚焦熒光顯微鏡對細(xì)胞進(jìn)行成像，在激發(fā)光的作用下，與Zn2?結(jié)合后的量子點(diǎn)探針發(fā)射出強(qiáng)烈的熒光信號。通過對熒光圖像的分析，可以清晰地觀察到Zn2?在細(xì)胞內(nèi)的分布情況。在細(xì)胞核區(qū)域，熒光信號相對較弱，而在細(xì)胞質(zhì)中，熒光信號較為集中，這表明Zn2?在細(xì)胞質(zhì)中的含量相對較高。通過調(diào)節(jié)激發(fā)光的強(qiáng)度和成像時(shí)間，對不同濃度Zn2?處理的細(xì)胞進(jìn)行成像，并利用圖像分析軟件對熒光強(qiáng)度進(jìn)行定量分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，隨著細(xì)胞內(nèi)Zn2?濃度的增加，熒光強(qiáng)度呈現(xiàn)出線性增長的趨勢，兩者之間具有良好的相關(guān)性。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)Zn2?濃度從10μmol/L增加到50μmol/L時(shí)，熒光強(qiáng)度從100a.u.增加到500a.u.，相關(guān)系數(shù)R2達(dá)到0.98。這一結(jié)果表明，MoS?量子點(diǎn)熒光探針能夠?qū)崿F(xiàn)對細(xì)胞內(nèi)Zn2?的定量成像分析，為研究細(xì)胞內(nèi)離子的動(dòng)態(tài)變化提供了有效的手段。在細(xì)胞內(nèi)生物分子成像方面，以線粒體中的細(xì)胞色素c為例，將標(biāo)記有MoS?量子點(diǎn)的特異性抗體引入細(xì)胞內(nèi)?？贵w能夠特異性地識別并結(jié)合細(xì)胞色素c，通過熒光顯微鏡觀察，在細(xì)胞內(nèi)可以清晰地看到線粒體區(qū)域發(fā)出明亮的熒光，這表明MoS?量子點(diǎn)熒光探針成功地標(biāo)記了細(xì)胞色素c。通過對不同生理狀態(tài)下細(xì)胞的成像分析，研究細(xì)胞色素c在細(xì)胞凋亡過程中的分布變化。在正常細(xì)胞中，細(xì)胞色素c主要定位于線粒體內(nèi)部，熒光信號集中在線粒體區(qū)域。而在細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)劑處理后的細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)線粒體中的細(xì)胞色素c釋放到細(xì)胞質(zhì)中，細(xì)胞質(zhì)中的熒光信號明顯增強(qiáng)，線粒體區(qū)域的熒光信號減弱。這一結(jié)果表明，MoS?量子點(diǎn)熒光探針能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測細(xì)胞色素c在細(xì)胞凋亡過程中的動(dòng)態(tài)變化，為深入研究細(xì)胞凋亡的機(jī)制提供了直觀的證據(jù)。通過熒光壽命成像技術(shù)（FLIM）對細(xì)胞內(nèi)生物分子進(jìn)行成像分析。FLI