一种两性量子点及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及纳米材料制备领域，具体地，设及一种两性量子点，W及该两性量子点 的制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 量子点（QDs)，又可称为半导体纳米晶，通常是由II-VI，III-V，或IV-VI族元素组 成，粒径一般介于1~lOnm。当半导体的尺寸小于或与激子波尔半径相当时，会产生明显的 量子限域效应，连续的能带变成分立能级结构，因此具有特殊的光学和电学特性。与传统的 有机巧光染料相比，量子点具有巧光发射可调、发射光谱窄而对称、吸收光谱宽W及光稳定 性好等独特的光学特性。因此，量子点被越来越广泛地应用于生物研究和医学临床等方面， 如体内外成像、肿瘤的检测与治疗、免疫组织化学检测、药物运输与治疗、生物传感W及单 颗粒不踪等。
[0003] 量子点的粒径小，具有巨大的表面积。为了能使其稳定存在，或是将有机相制备的 量子点转至水相，需要对量子点进行表面修饰。目前，量子点表面的修饰方法主要包括：
[0004] 一、利用琉基中的硫原子与CcUZn等金属原子之间较强的结合作用，采用琉基小分 子进行表面修饰，如琉基丙酸(MPAKN-乙酷-心半脫氨酸(NAC)、谷脫甘肤(G甜似及琉基十 一烧酸(MUA)等；
[0005] 二、利用疏水相互作用，采用两亲性聚合物进行表面修饰，如聚乙二醇、憐脂、壳聚 糖等；
[0006] Ξ、利用共价偶联或非特异性吸附作用，采用生物大分子进行表面修饰，如寡聚核 巧酸、血清蛋白等。
[0007] 上述制备方法各有特色，但也存在W下不足：
[000引一、琉基小分子修饰的量子点存在W下问题:pH使用范围太窄；在生物流体中，盐 浓度过高容易导致量子点发生聚沉，从而巧光巧灭;并且血清蛋白在量子点表面会发生较 为严重的非特异性吸附，从而产生生物毒性。
[0009] 二、两亲性聚合物表面修饰的量子点虽然稳定性好，但量子点的水合粒径过大。小 粒径的纳米粒子更容易进入细胞，可有效实现其功能。同时聚合物修饰的量子点表面电荷 密度过大，与生物流体中的蛋白会发生较为严重的非特异性吸附，从而产生生物毒性。
[0010] Ξ、生物大分子修饰的量子点虽然巧光稳定性好、生物相容性好。但量子点的水合 粒径也较大。量子点与蛋白的共价偶联的方法也过于繁琐，操作难度大。此外，生物大分子 修饰方法的成本较高，不适合大批量制备。由于生物大分子的尺寸比量子点大，因此游离生 物大分子的去除难度较大，量子点的纯化更为复杂。
【发明内容】
[0011] 本发明的目的是克服现有技术存在的pH使用范围太窄、粒径太大和/或巧光稳定 性不好等问题，提供了一种两性量子点，W及该两性量子点的制备方法和应用。本发明的两 性量子点的粒径可W在5-15nm的范围内，巧光发射可W在370-800nm的范围内可调，并且本 发明的两性量子点在抑=1~14的范围内都具有优良的巧光性能，在生物流体中的稳定性 好、分散均匀，并且血清蛋白在量子点表面的非特异性吸附量小，在多个领域都有广泛的应 用前景。
[0012] 本发明的发明人发现，如果先将碳原子数为8-18的烷基硫醇修饰在粒径本身较小 的水溶性量子点的表面，然后通过疏水作用使得季锭盐类阳离子表面活性剂分子和阴离子 型Gemini表面活性剂分子与烷基硫醇的长链烷基相结合，便可W得到具有正负离子的两性 量子点，由此完成了本发明。
[0013] 本发明提供了一种两性量子点，该两性量子点W水溶性量子点为基体，该水溶性 量子点表面至少修饰有碳原子数为8-18的烷基硫醇，且该烷基硫醇与季锭盐类阳离子表面 活性剂和阴离子型Gemini表面活性剂相结合，所述水溶性量子点为金属性的水溶性量子 点，且所述水溶性量子点的粒径为1 -15nm。
[0014] 本发明还提供了一种制备两性量子点的方法，该方法包括W下步骤：
[0015] 1)将含有碳原子数为8-18的烷基硫醇的溶液和琉基丙酸修饰的金属性的水溶性 量子点的水溶液进行第一接触，所述水溶性量子点的粒径为l-15nm;
[0016] 2)将第一接触后的产物去除溶剂后分散在有机溶剂中；
[0017] 3)将季锭盐类阳离子表面活性剂的水溶液和阴离子型Gemini表面活性剂的水溶 液中的一种与步骤2)所得产物进行第二接触，然后静置分层并弃掉有机相层，将所得水相 进行第一次透析得到量子点水溶液；
[0018] 4)将季锭盐类阳离子表面活性剂的水溶液和阴离子型Gemini表面活性剂的水溶 液中的另一种与步骤3)所得产物进行第Ξ接触，然后将所得水溶液进行第二次透析。
[0019] 本发明又提供了根据本发明的方法制备得到的两性量子点。
[0020] 本发明另外提供了本发明的两性量子点在基因转染、生物标记、生物分离、免疫检 巧。、药物祀向释放W及目标成像上的应用。
[0021] 与现有技术相比，本发明的产品和方法的优势至少在于：
[0022] (1)所得量子点的水合粒径较小，可W在5~15nm范围内，并且巧光发射在370~ 800nm可调；
[0023] (2)抑使用范围较宽，在抑=1~14的范围内，量子点的表面都带有电荷，表面电荷 之间的排斥作用阻止了量子点的聚沉，因此在抑=1~14的范围内均具有优良的巧光性能；
[0024] (3)稳定性好、分散均匀，较高的盐浓度也不会导致量子点的聚沉；
[0025] (4)方法更为简单，可操作性强，成本低廉。
[0026] 本发明的其它特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予W详细说明。
【附图说明】
[0027] 附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具 体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0028] 图1是实施例3制备的两性量子点13的电镜照片。
[0029] 图2是实施例1-4制备的两性量子点II~14巧光光谱图。
[0030] 图3是pH对制备例5制得的MPA修饰的CdTe/ZnS量子点和实施例3制得的两性量子 点13的巧光强度的影响。
[0031] 图4是在细胞培养基中，制备例5制得的MPA修饰的CdTe/ZnS量子点和实施例3制得 的两性量子点13的巧光强度随时间的变化。
【具体实施方式】
[0032] W下对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体 实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0033] 本发明提供了一种两性量子点，该两性量子点W水溶性量子点为基体，该水溶性 量子点表面至少修饰有碳原子数为8-18的烷基硫醇，且该烷基硫醇与季锭盐类阳离子表面 活性剂和阴离子型Gemini表面活性剂相结合，所述水溶性量子点为金属性的水溶性量子 点，且所述水溶性量子点的粒径为1 -15nm。
[0034] 在本发明中，"烷基硫醇与与季锭盐类阳离子表面活性剂和阴离子型Gemini表面 活性剂相结合"是指:烷基硫醇的长链烷基分别与季锭盐类阳离子表面活性剂的长链烷基 和阴离子型Gemini表面活性剂的长链烷基通过疏水相互作用而相结合。
[0035] 在本发明中，术语"粒径"指的是使用马尔文Ze化sizer化no纳米粒度仪测量得到 的平均粒径。在本发明中，通过将季锭盐类阳离子表面活性剂分子和阴离子型Gemini表面 活性剂分子直接结合到量子点表面，从而可W使所得的两性量子点的粒径控制在l-15nm的 范围内。
[0036] 在本发明中，由于所述季锭盐类阳离子表面活性剂和阴离子型Gemini表面活性剂 是W分子形态与水溶性量子点表面修饰的烷基硫醇相结合，因此并不会对所得两性量子点 的粒径产生明显影响，因此可W认为所述两性量子点的粒径等于所述水溶性量子点的粒 径。在本领域中，所述水溶性量子点的粒径普遍为纳米级，本发明选用的所述水溶性量子点 的粒径可W为l-15nm，优选为1-lOnm，更优选为2-8nm，最优选为2-5nm;相应地，本发明的两 性量子点的粒径可W为l-15nm，优选为1-lOnm，更优选为2-8nm，最优选为2-5nm。
[0037] 在本发明中，所述水溶性量子点为金属性的水溶性量子点，其表面修饰有碳原子 数为8-18的烷基硫醇，该碳原子数为8-18的烷基硫醇与金属性的水溶性量子点通过共价键 相结合。并且，所述烷基硫醇的长链烷基分别与季锭盐类阳离子表面活性剂的长链烷基和 阴离子型Gemini表面活性剂的长链烷基通过疏水相互作用而相结合。所述烷基硫醇的碳原 子数为8-18,优选为9-16,更优选为11-13;所述烷基硫醇中的碳链可W有0-2条支链，优选 没有支链，即所述烷基硫醇中的碳链为直链;所述烷基硫醇具有至少一个琉基官能团，优选 具有1-2个琉基官能团，优选地，所述琉基官能团位于碳链的末端。所述烷基硫醇例如可W 为十二硫醇、正十六烷基硫醇和正十八烷基硫醇中的一种或多种，最优选为十二硫醇。
[0038] 在本发明中，所述金属性的水溶性量子点的种类没有特别的限定，例如可W选自 aiSe量子点、CdTe量子点、CdTe/aiS量子点和Ag2S量子点中的一种或多种。
[0039] 在本发明中，相对于一个所述水溶性量子点，其表面修饰的所述碳原子数为8-18 的烷基硫醇的个数为可W 20-60，优选为40-60。
[0040] 在本发明中，所述水溶性量子点的表面还可W修饰有琉基丙酸，W所述水溶性量 子点的表面修饰的所有含有琉基的分子的总数目为基准，该琉基丙酸的含量可W为10% W 下，优选为5% W下，更优选为2% W下。
[0041] 在本发明中，所述水溶性量子点与所述季锭盐类阳离子表面活性剂和阴离子型 Gemini表面活性剂的配比没有特别的限定，例如相对于一个所述水溶性量子点，与所述烧 基硫醇相结合所述阴离子型Gemini表面活性剂的个数可W为5-15,优选为10-15;与所述烧 基硫醇相结合所述季锭盐类阳离子表面活性剂的个数可W满足，使得所述季锭盐类阳离子 表面活性剂与所述阴离子型Gemini表面活性剂的电荷比为1.01-1.15:1，具体可W根据季 锭盐类阳离子表面活性剂的种类选择电荷比。
[0042] 在本发明中，所述季锭盐类阳离子表面活性剂没有特别的限定，优选选自双季锭 盐类阳离子表面活性剂和单季锭盐类阳离子表面活性剂中的一种或多种。优选地，所述双 季锭盐类阳离子表面活性剂具有式（1)所示结构，所述单季锭盐类阳离子表面活性剂具有 式(2)所示结构，
[0043]
[0044] 式（1)中，m和η各自独立地选自7-17中的任意整数，X为面族元素;优选地，m和η各 自独立地选自8-15中的任意整数，X为氣、氯、漠或舰元素;进一步优选地，m和η各自独立地 选自10-12中的任意整数，X为氣、氯或漠元素;特别优选地，m和η为11，Χ为氯或漠元素。所述 双季锭盐类阳离子表面活性剂例如可W举例为Ν，Ν'-双十二烷基双季锭盐。
[0045] 式（2)中，Ρ选自7-17中的任意整数，X为面族元素；优选地，Ρ选自8-15中的任意整 数，X为氣、氯、漠或舰元素;进一步优选地，Ρ选自10-12中的任意整数，X为氣、氯或漠元素； 特别优选地