CN105217690A - 一种具有荧光性质的氧化钨量子点材料及其应用 - Google Patents

一种具有荧光性质的氧化钨量子点材料及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种具有荧光性质的氧化钨量子点材料<b>及其应用</b>，其特征是所述氧化钨量子点材料的最大激发波长和发射波长分别为254nm和404nm，且荧光稳定性好。所述氧化钨量子点材料是以硫化钨为前驱体，通过简单的超声步骤和水热法反应制得，合成步骤简单、绿色环保，成本低，并且具有较好的荧光性能，比表面积大，细胞毒性小，将氧化钨量子点水溶液加入肝癌细胞的水溶液体系中共同培养，氧化钨量子点会进入肝癌细胞中并显示荧光，因此能将该氧化钨量子点成功应用于细胞荧光标记和荧光成像。在生物医药领域具有较好的应用前景。

Description

一种具有荧光性质的氧化钨量子点材料及其应用
技术领域
本发明属于荧光纳米材料技术领域和生物医药领域，具体涉及一种基于氧化钨量子点材料的新型荧光发光材料及其在细胞荧光成像方面的应用。
背景技术
量子点，一种新型纳米荧光材料，因其具有独特的电学和光学性质，在物理、化学，以及生物等领域的应用越来越广泛。作为新型荧光材料，量子点较传统的有机荧光染料具有许多优势，如：激发光谱宽、发射光谱窄而对称、粒径不同的量子点发出的荧光颜色不同、同一激发波长可同时激发多色荧光，且量子点荧光强度高、稳定性好、抗光漂白能力强，因而，近年来量子点作为一种理想的荧光探针，已被广泛用于活细胞标记、活体组织成像、大分子蛋白检测、纳米生物传感等领域。
量子点的合成主要采用有机金属法，该方法合成的量子点具有单分散，高量子产率和很好的结晶度等优点。但是，由于有机金属法反应条件苛刻，合成成本高，毒性大，产物不溶于水等缺点，极大地限制了量子点的应用。因此，探索研究制备工艺简单、绿色环保，制备出来的量子点无毒、水溶性和生物相容性好的方法具有十分重要的意义。
本发明提供了一种水溶性荧光氧化钨量子点材料，并将其应用于细胞荧光成像。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水溶性荧光氧化钨量子点并将其用于细胞成像。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明所述的一种具有荧光性质的氧化钨量子点材料，其特征是以硫化钨为前驱体，通过水中超声步骤和水热法反应得到荧光氧化钨量子点材料。
所述荧光氧化钨量子点材料由以下方法制备的：往硫化钨粉末中加入二次蒸馏水中，超声处理，经砂芯漏斗过滤，获得滤饼，再将收集的滤饼重悬于二次蒸馏水中得到溶液，将所得溶液置于高压反应釜中，160~240℃下反应，冷却至室温后得到水热产物，再将该水热产物经砂芯漏斗过滤，收集滤液，得到氧化钨量子点溶液，上述量子点溶液经悬蒸、乙醇分散，离心、真空干燥步骤得到氧化钨量子点固体粉末。
所述的一种具有荧光性质的氧化钨量子点材料，其特征是扫描所述氧化钨量子点溶液的荧光光谱，其最大激发波长和发射波长分别为354nm和404nm，且荧光稳定性好。
所述的一种具有荧光性质的氧化钨量子点材料，其特征是扫描所述氧化钨量子点溶液的荧光光谱，设置不同的激发波长，得到相应的发射光谱，所述发射光谱的荧光发射峰位置不变，且在激发波长为254nm时荧光强度最大。
本发明所述的具有荧光性质的氧化钨量子点材料在细胞荧光标记或荧光成像中的应用。
将氧化钨量子点水溶液加入肝癌细胞的水溶液体系中共同培养，氧化钨量子点会进入肝癌细胞中并显示荧光，因此能将该氧化钨量子点成功应用于细胞荧光标记和荧光成像。
氧化钨量子点会进入肝癌细胞中并显示蓝色荧光。
所述氧化钨量子点水溶液浓度为0.005~0.4mg/mL，优选0.01mg/L。
本发明采用具体技术方案为：
（一）氧化钨量子点材料的制备
称取0.03g硫化钨（WS2），加入200mL65℃的二次蒸馏水，于超声波清洗器（功率为400W）中超声15~24小时（优选18小时）。经孔径为0.22μm的砂芯漏斗过滤，获得滤饼，再将收集的滤饼重悬于30mL二次蒸馏水中。将上述溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，200℃下加热12~18小时（优选15小时），然后冷却至室温，得到水热产物。将所得水热产物经孔径为0.22μm的砂芯漏斗过滤，收集滤液，即可得到氧化钨量子点溶液，经悬蒸、乙醇分散，离心、真空干燥（温度为50℃～60℃（优选55°C），干燥时间为8h～12h（优选10小时））等步骤得到氧化钨量子点固体粉末。
（二）氧化钨量子点材料的荧光性能分析及其在细胞成像中的应用
配置一定浓度的氧化钨量子点溶液，对其进行荧光光谱扫描。将上述水相制备的荧光氧化钨量子点材料加入肝癌细胞的水溶液体系中共同培养，氧化钨量子点能与肝癌细胞结合，进入细胞内部并显示蓝色荧光，并且细胞形态没有显著变化，说明该氧化钨量子点材料具有较好的生物相容性。
本发明的优点是：
（1）本发明采用水相合成法制备的氧化钨量子点绿色环保、产物纯度高，表现出良好的光学性质、生物相容性，高稳定性及较大的斯托克斯位移（150nm）等特点。
（2）本发明所得到的水溶性氧化钨量子点材料用于细胞成像时，细胞毒性小，效果良好，因此适用于细胞荧光成像和标记、基因负载、转染和基因治疗等领域。
附图说明
图1为氧化钨量子点水溶液在可见光（图中左图）及在365nm紫外灯下的照片（图中右图）。
图2为氧化钨量子点水溶液的荧光激发光谱（a图）和发射光谱（b图）。
图3为氧化钨量子点水溶液在激发波长为220~320nm（曲线a至曲线k对应的激发波长分别为：220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320nm）下的发射光谱图。
图4为氧化钨量子点标记肝癌细胞激光共聚焦显微镜的明场（左）和暗场（右）图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步阐述，本发明并不限于此。
实施例1
称取硫化钨（WS2）粉末0.03g，加入200mL二次蒸馏水，于超声波清洗器（功率为400W）中超声15~24小时（优选18小时）。经孔径为0.22μm的砂芯漏斗过滤，收集滤饼，并将收集的滤饼重悬于30mL二次蒸馏水中。将上述溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，200℃下反应12~18小时（优选15小时），然后冷却至室温，得到水热产物。将所得水热产物经孔径为0.22μm的砂芯漏斗过滤，收集滤液，经悬蒸、乙醇分散，离心（离心机转速为16000r/min，时间30min）、真空干燥（温度为50°C～60°C（优选55°C），干燥时间为8h～12h（优选10小时））步骤得到氧化钨量子点固体粉末。将该量子点固体粉末重新分散至水中，所得水溶液澄清透明（见图1的左图），将该溶液置于365nm紫外灯下，可见蓝色荧光产生（见图1的右图）。
实施例2
称取0.03g硫化钨（WS2），加入200mL65℃的二次蒸馏水，于超声波清洗器（功率为400W）中超声15~24小时。经孔径为0.22μm的砂芯漏斗过滤，获得滤饼，再将收集的滤饼重悬于30mL二次蒸馏水中。将上述溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，200℃下加热12~18小时，然后冷却至室温，得到水热产物。将所得水热产物经孔径为0.22μm的砂芯漏斗过滤，收集滤液，得到氧化钨量子点溶液。扫描该溶液的荧光光谱，氧化钨量子点溶液的最大激发波长和发射波长分别为354nm和404nm，且荧光稳定性好（见图2），图2中的a图为氧化钨量子点水溶液的荧光激发光谱，b图为发射光谱。
实施例3
称取0.03g硫化钨（WS2），加入200mL65℃的二次蒸馏水，于超声波清洗器（功率为400W）中超声15~24小时。经孔径为0.22μm的砂芯漏斗过滤，获得滤饼，再将收集的滤饼重悬于30mL二次蒸馏水中。将上述溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，200℃下加热12~18小时，然后冷却至室温，得到水热产物。将所得水热产物经孔径为0.22μm的砂芯漏斗过滤，收集滤液，得到氧化钨量子点溶液。扫描该溶液的荧光光谱，设置不同的激发波长（从220nm~320nm），得到相应的发射光谱，荧光发射峰位置不变，且在激发波长为250nm时荧光强度最大（见图3），图3为氧化钨量子点水溶液在激发波长为220~320nm（即图中的曲线a至曲线k对应的激发波长分别为：220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320nm）下的发射光谱图。
实施例4
称取硫化钨（WS2）粉末0.03g，加入200mL二次蒸馏水，于超声波清洗器（功率为400W）中超声15~24小时。经孔径为0.22μm的砂芯漏斗过滤，收集滤饼，并将收集的滤饼重悬于30mL二次蒸馏水中。将上述溶液置于聚四氟乙烯高压反应釜中，200℃下反应12~18小时，然后冷却至室温，得到水热产物。将所得水热产物经孔径为0.22μm的砂芯漏斗过滤，收集滤液，经悬蒸、乙醇分散，离心（离心机转速为16000r/min，时间30min）、真空干燥（温度为50°C～60°C，干燥时间为8h～12h）步骤得到氧化钨量子点固体粉末。将该量子点固体粉末重新分散至水中，取一定量上述0.01mg/L氧化钨量子点水溶液加入肝癌细胞的水溶液体系中共同培养，在荧光共聚焦明场（图4的左图）可看到下肝癌细胞形态，暗场（图4的右图）下细胞内部显示蓝色荧光，表明氧化钨量子点进入肝癌细胞内部与细胞结合，显示蓝色荧光（见图4的右图），且细胞形态没有显著变化，说明该氧化钨量子点材料具有较好的生物相容性，并可用于细胞荧光标记检测。
以上所述仅为本发明的典型实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种具有荧光性质的氧化钨量子点材料，其特征是以硫化钨为前驱体，通过水中超声步骤和水热法反应得到荧光氧化钨量子点材料。
2.根据权利要求1所述的一种具有荧光性质的氧化钨量子点材料，其特征是所述荧光氧化钨量子点材料由以下方法制备的：往硫化钨粉末中加入二次蒸馏水中，超声处理，经砂芯漏斗过滤，获得滤饼，再将收集的滤饼重悬于二次蒸馏水中得到溶液，将所得溶液置于高压反应釜中，160~240℃下反应，冷却至室温后得到水热产物，再将该水热产物经砂芯漏斗过滤，收集滤液，得到氧化钨量子点溶液，上述量子点溶液经悬蒸、乙醇分散，离心、真空干燥步骤得到氧化钨量子点固体粉末。
3.根据权利要求1或2所述的一种具有荧光性质的氧化钨量子点材料，其特征是扫描所述氧化钨量子点溶液的荧光光谱，其最大激发波长和发射波长分别为354nm和404nm，且荧光稳定性好。
4.根据权利要求1、2、3所述的一种具有荧光性质的氧化钨量子点材料，其特征是扫描所述氧化钨量子点溶液的荧光光谱，设置不同的激发波长，得到相应的发射光谱，所述发射光谱的荧光发射峰位置不变，且在激发波长为254nm时荧光强度最大。
5.权利要求1、2、3任一所述的具有荧光性质的氧化钨量子点材料在细胞荧光标记或荧光成像中的应用。
6.根据权利要求5所述的应用，其特征是将氧化钨量子点水溶液加入肝癌细胞的水溶液体系中共同培养，氧化钨量子点会进入肝癌细胞中并显示荧光，因此能将该氧化钨量子点成功应用于细胞荧光标记和荧光成像。
7.根据权利6所述的应用，其特征是氧化钨量子点会进入肝癌细胞中并显示蓝色荧光。
8.根据权利5或6所述的应用，其特征是所述氧化钨量子点水溶液浓度为0.005~0.4mg/mL。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115181560A (zh) * 2022-06-28 2022-10-14 西北工业大学重庆科创中心 基于氧化钨量子点的荧光开关的制备方法及其防伪应用

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