pH敏感的PEG修饰CdTe量子点的合成与表征

黄偲偲，王振秋，赵子明

（徐州医科大学药学院，江苏徐州221004）

pH敏感的PEG修饰CdTe量子点的合成与表征

黄偲偲，王振秋，赵子明＊

（徐州医科大学药学院，江苏徐州221004）

以巯基乙酰肼（TGH）为稳定剂，PEG为表面修饰剂，采用水相合成法制备具有pH敏感性的PEG修饰CdTe量子点。结果表明TGH用量、回流时间、反应pH值对CdTe量子点的荧光特性有显著影响；红外图谱证明PEG与CdTe以腙键结合。PEG修饰的CdTe量子点，具有良好的荧光性质。

CdTe；量子点；PEG；pH敏感性

近年来，量子点（Quantum dots,QDs）因其独特的荧光特性而作为荧光探针被广泛应用于生命科学领域，作为活体细胞成像、蛋白质跟踪监测、DNA分析、疾病诊断等领域[1-3]。然而普通量子点在正常组织无选择性的摄取和潜在的毒副作用，限制了其在临床上的应用[4]。

本课题采用对肿瘤微酸性pH敏感的酰腙键作为PEG与量子点的连接键，PEG链可增加量子点的水溶性和稳定性，而酰腙键在肿瘤微环境断裂可实现该量子点对肿瘤细胞选择性的标记，降低对正常细胞的毒副作用，在肿瘤诊断、监测和治疗上发挥更好的作用。

1 仪器与试剂

碲粉，巯基乙酸乙酯（AR，上海晶纯试剂有限公司）；硼氢化钠（NaBH4），氯化镉（AR，上海展云化工有限公司）；水合肼（CP，西陇化工股份有限公司）；单甲氧基聚乙二醇（MPEG）2000醛（厦门赛诺邦格生物科技股份有限公司）；其余试剂为分析纯。

FTIR-8400S傅立叶变换红外光谱仪（日本岛津）；FL4600型荧光分光光度计（日本岛津）；380ZLS纳米粒度测定仪（美国PSS）。

2 实验方法

2.1 PEG修饰的碲化镉量子点的制备

称取0.051g碲粉和0.038gNaBH4置于反应瓶中，橡皮塞封口，塞上插针头排气，注入2mL无水乙醇、1mL水，室温搅拌2h至微粉色，得碲氢化钠混悬液。

取3mL巯基乙酸乙酯和4mL 80%水合肼置于反应瓶中，120℃回流搅拌反应4h，90℃旋转蒸干，得巯基乙酰肼（TGH）。

将0.137g氯化镉溶于100mL水，氮气保护下与巯基乙酰肼搅拌混合，氢氧化钠调pH至9，加碲氢化钠溶液，100℃回流搅拌2h，得碲化镉（CdTe）量子点溶胶。冷至室温，向CdTe溶胶中加入MPEG2K醛（2g），室温避光搅拌反应12h，12000r/min离心10min，将沉淀再分散于水中得PEG修饰的CdTe（PEG-CdTe）量子点。

2.2 PEG修饰的碲化镉量子点的表征

红外光谱仪测定CdTe与PEG-CdTe的红外光谱。冻干的固体样品与KBr粉末混匀、研磨、压片后测试。

CdTe量子点溶液荧光光谱扫描：激发波长λex=400nm，狭缝宽度5nm，范围200～800nm。

3 结果与讨论

3.1 PEG修饰的碲化镉量子点的制备

在巯基配体稳定的体系中，改变稳定剂与镉离子摩尔比对CdTe的生长有直接的作用[5]。当TGH、镉的摩尔比为2∶1和3∶1时，制备中出现沉淀。当摩尔比大于4∶1时，制备的QDs均较稳定，且荧光强度不随摩尔比增加有明显变化。这可能是由于TGH与镉离子络合形成一种空间位阻较大的五元环结构[6]，造成CdTe表面结构不完善、抗氧化能力差、易沉淀。因此，需较多TGH弥补表面缺陷。最终确定TGH与镉摩尔比为4∶1。

本研究以TGH作稳定剂，其酰肼基解离时荷正电，反应pH值与巯基乙酸保护的CdTe量子点不同。分别调节反应液pH值为8、9、10、11，检测QDs的生长过程。由图1可知，pH=9时QDs的荧光强度最高，并保持稳定。而当pH进一步降低至8时会产生沉淀，荧光消失。表明pH=9时，TGH的酰肼部分荷正电，量子点不易团聚；同时不会使TGH分子间排斥力过强，影响量子点的稳定性。

图1 不同pH值下CdTe量子点荧光谱图

图2为回流不同时间的TGH-CdTe量子点的荧光发射图谱。随反应时间延长，QDs发射峰红移，说明粒子逐渐长大。QDs的荧光强度也随反应时间增强，但2h后荧光强度呈下降趋势。因此回流时间定为2h。

图2 不同时间点量子点荧光谱图

3.2 PEG修饰的碲化镉量子点的表征

图3为TGH-CdTe与PEG-CdTe的红外光谱图。TGH-CdTe图谱中S-H峰（2550～2600cm-1）消失，1620cm-1的峰为酰肼上酰胺键的特征峰，表明TGH以巯基与CdTe结合。PEG-CdTe与TGH-CdTe相比，3100cm-1处的氨基峰消失，2880cm-1处增加了PEG的亚甲基峰，1650cm-1处增加了腙键的C=N峰，1120cm-1处增加了PEG的C-O-C峰，表明PEG以腙键与CdTe表面的巯基乙酰肼连接。

图3 红外光谱图

4 结论

本研究采用水相合成法制备了以TGH为稳定剂CdTe量子点，并将PEG与量子点以酰腙键连接，形成pH敏感的PEG修饰CdTe量子点，表现出良好的荧光性质。此新型量子点有望特异性标记肿瘤细胞 ，将在肿瘤诊断、监测和治疗上具有良好的应用前景。

[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 文献标志码：A

2096-0387（2017）06-0035-03

黄偲偲（1996—），女，江苏苏州人，本科在读，研究方向：药剂学。

赵子明（1980—），男，江苏徐州人，博士，副教授，研究方向：纳米递药系统。