解决量子点间能量转移对量子点生物探针多元量化检测制约问题的研究

克服量子点之间能量转移是实现量子点生物探针多元量化检测的前提和关键。研究量子点之间荧光共振能量转移的基本问题，探讨量子点之间荧光共振能量转移的调控机制，在此基础上，进行量子点复合结构的构建，调控量子点壳层的介电常数的同时获得具有高亮度的复合结构的荧光探针；采用选择特种蛋白分子对量子点复合结构的表面修饰技术，实现量子点与单抗分子的柔性偶联，提高其偶联抗体分子的免疫活性和特异性，同时获得距离可以调控的量子点单抗分子复合体；研究量子点复合结构的表面与界面、特种蛋白与单抗分子的表面与界面、量子点与单抗的表面与界面之间相互作用动力学；研究调控量子点壳层介电常数以及量子点之间的距离与实现量子点生物探针多元量化检测能力的关系；为解决和提高量子点生物探针的多元量化检测能力提供物理基础和依据。对解决基于荧光标记构建的多元生化分析仪器所面临的难以给出量化信息的难题具有普适性的实际意义。

克服量子点之间能量转移是实现量子点生物探针多元量化检测的前提和关键。按照研究计划，本项目重点开展了实现量子点生物探针多元量化检测关键技术及其相关科学基础问题的研究。通过对量子点之间荧光共振能量转移基本问题的研究，深入理解和认识了量子点之间荧光共振能量转移的相互作用机制以及周围环境对其相互作用的影响。基于此，从原理上探索避免量子点之间荧光共振能量的可行性路径，建立了一种实现量子点生物探针在多元检测中能够给出量化信息的普适性技术。通过本项目的研究掌握了：调控量子点粒径大小和尺寸分布以及量子点的多壳层包覆技术；不同尺寸和形貌金纳米晶的可控合成技术；可控的在贵金属纳米晶表面包覆二氧化硅形成核壳材料技术；利用蛋白G分子对量子点表面进行柔性化修饰，实现量子点与抗体分子的定位选择性偶联技术；以及结合上述基础构建多功能纳米平台的技术。在上述研究的基础之上，深入探讨和研究了影响量子点之间荧光共振能量转移的几个关键因素，给出了交叠积分，距离和介电参数与荧光共振能量转移效率的依赖关系。通过构建一个两种分析物的检测系统评估荧光共振能量转移对两种分析物同时检测的影响，证实在近距离的范围内，其对多元检测的影响是不可避免的。在上述认识的基础之上，通过分区植被检测分子的技术，在光纤生物传感器上实现了对四种分析物的同时量化检测检测。