發(fā)布時(shí)間：2018-07-31 14:36

【摘要】：共軛聚合物量子點(diǎn)(Pdots)作為一種新型的生物熒光探針,在生物熒光成像及長(zhǎng)期示蹤等領(lǐng)域的應(yīng)用備受關(guān)注。其光學(xué)物理性質(zhì)的表征通常局限在測(cè)試吸收、發(fā)射光譜等,這些表征方法獲得的是聚合物量子點(diǎn)懸浮溶液整體的平均效應(yīng)。當(dāng)應(yīng)用于單粒子熒光成像以及各類新興的超分辨成像實(shí)驗(yàn)時(shí),粒子的分布及應(yīng)用過程并不是整體平均分布。因此,研究聚合物量子點(diǎn)單粒子的熒光性質(zhì)具有重要的意義。本文選用具有優(yōu)異的光學(xué)特性及較好的生物相容性的熒光共軛聚合物PFBT材料,通過優(yōu)化傳統(tǒng)“納米再沉淀法”的制備條件,制備出一系列具有一定尺寸梯度的聚合物量子點(diǎn)。根據(jù)平均尺寸分布,將相應(yīng)尺寸的聚合物量子點(diǎn)分別命名為PFBT12、PFBT21、PFBT37和PFBT58。使用全內(nèi)反射熒光顯微鏡(TIRF-M)系統(tǒng),探索了聚合物量子點(diǎn)單粒子熒光亮度隨尺寸變化的依賴關(guān)系。根據(jù)PFBT量子點(diǎn)的光譜測(cè)試可知,本文所用的四種尺寸分布的PFBT量子點(diǎn)熒光量子效率約為30%。將四種尺寸分布的PFBT量子點(diǎn)相鄰兩種尺寸作為一組進(jìn)行平行對(duì)比,共分為三組實(shí)驗(yàn)。每組量子點(diǎn)在相同的實(shí)驗(yàn)條件下采集并統(tǒng)計(jì)單粒子熒光亮度,以PFBT12的單粒子熒光亮度作為基數(shù),對(duì)另外三種不同尺寸分布的PFBT量子點(diǎn)的單粒子熒光亮度進(jìn)行成比例放大計(jì)算。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,聚合物量子點(diǎn)單粒子熒光亮度隨粒子尺寸的增加呈二次方增加的關(guān)系,并給出了一條單粒子亮度隨尺寸變化的校準(zhǔn)曲線。在給定的成像條件下,通過校準(zhǔn)曲線與單個(gè)粒子的亮度進(jìn)行比較提取出粒子尺寸。分析研究了PFBT量子點(diǎn)單粒子尺寸依賴的光漂白過程。PFBT量子點(diǎn)光漂白過程大致可歸為三類。進(jìn)一步,光漂白速率常數(shù)以及發(fā)射的總光子數(shù)結(jié)果表明,對(duì)于小尺寸(30nm)粒子,其光漂白速率常數(shù)隨尺寸的變化并不明顯;而大尺寸(30nm)粒子的光漂白過程出現(xiàn)了快速衰減的部分,然后表現(xiàn)出相對(duì)緩慢的漂白過程。PFBT發(fā)射的總光子數(shù)在粒子尺寸小于30nm時(shí),隨著尺寸的增加呈現(xiàn)二次方關(guān)系的增長(zhǎng)。然而,超過30nm的粒子發(fā)射總光子數(shù)并沒有呈現(xiàn)出預(yù)期的二次方增長(zhǎng)關(guān)系。在生物熒光檢測(cè)以及單粒子熒光成像和追蹤應(yīng)用中,給出了最優(yōu)的聚合物量子點(diǎn)的尺寸選擇范圍(約30nm)。在進(jìn)行聚合物量子點(diǎn)單粒子熒光穩(wěn)定性追蹤實(shí)驗(yàn)時(shí),發(fā)現(xiàn)聚合物量子點(diǎn)的熒光會(huì)出現(xiàn)快速衰減的部分。為此,本文制備了一種基于酶促反應(yīng)的除氧系統(tǒng),在葡萄糖氧化酶的催化下,葡萄糖能夠快速高效的除去光氧化產(chǎn)生的氧化物等熒光淬滅劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該除氧系統(tǒng)能夠有效提高聚合物量子點(diǎn)單粒子的熒光穩(wěn)定性。使聚合物量子點(diǎn)在單粒子熒光成像及追蹤應(yīng)用中能夠具有更加優(yōu)異的表現(xiàn)。
[Abstract]:Conjugated polymer quantum dot (Pdots), as a novel biological fluorescence probe, has attracted much attention in many fields, such as biological fluorescence imaging and long term tracer. The characterization of their optical and physical properties is usually confined to the measurement of absorption and emission spectra. These characterization methods obtain the average effect of the polymer quantum dot suspension solution as a whole. When it is applied to single particle fluorescence imaging and various new superresolution imaging experiments, the particle distribution and application process are not uniform. Therefore, it is of great significance to study the fluorescence properties of polymer quantum dots. In this paper, a series of polymer quantum dots with a certain size gradient were prepared by optimizing the preparation conditions of the traditional "nanometer reprecipitation method" using fluorescent conjugated polymer PFBT materials with excellent optical properties and good biocompatibility. According to the average size distribution, the corresponding size polymer quantum dots were named PFBT12, PFBT21, PF37 and PFBT58, respectively. The dependence of single particle fluorescence intensity on the size of polymer quantum dots was investigated by means of total internal reflection fluorescence microscope (TIRF-M). According to the spectral measurements of PFBT quantum dots, the fluorescence quantum efficiency of the four PFBT quantum dots used in this paper is about 30%. The two adjacent dimensions of four PFBT quantum dots with different size distributions were compared in parallel and divided into three groups. Under the same experimental conditions, each group of quantum dots collected and counted the single particle fluorescence luminance. Based on the single particle fluorescence luminance of PFBT12, the single particle fluorescence luminance of the other three PFBT quantum dots with different size distribution was scaled up and calculated. The experimental results show that the luminescence of single particle in polymer quantum dots increases to a quadratic degree with the increase of particle size, and a calibration curve of the change of single particle brightness with size is given. Under given imaging conditions, the particle size is extracted by comparing the calibration curve with the brightness of a single particle. The single particle size dependent photobleaching process of PFBT quantum dots. The photobleaching process of PFBT quantum dots can be classified into three categories. Furthermore, the photobleaching rate constant and the total photon number emitted by the photobleaching rate constant show that the change of the photobleaching rate constant with the size is not obvious for the small size (30nm) particles, while the photobleaching rate constant of the large size (30nm) particles decreases rapidly. Then it shows a relatively slow bleaching process. When the particle size is smaller than 30nm, the total number of photons emitted by PFBT increases with the increase of particle size. However, the total photon number of particles above 30nm does not show the expected quadratic growth relationship. The optimal size selection range of polymer quantum dots (about 30nm) is given for bioluminescence detection and single particle fluorescence imaging and tracking applications. In the experiment of single particle fluorescence stability tracing of polymer quantum dots, it is found that the fluorescence of polymer quantum dots attenuates rapidly. Therefore, a deoxidizing system based on enzymatic reaction was prepared in this paper. Under the catalysis of glucose oxidase, glucose can rapidly and efficiently remove the fluorescence quenching agent such as the oxide produced by photooxidation. The experimental results show that the system can effectively improve the fluorescence stability of polymer quantum dots. Polymer quantum dots can perform better in single particle fluorescence imaging and tracking applications.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：R318.51

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本文編號(hào)：2155895