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候只需要同一个激发光源的作用，而且量子点的荧光光谱非常窄，很少发生光谱交叠的情况，所以量子点就可以很好得解决这个问题 [59,60]。
（3）量子点应用于电极修饰。化学修饰电极一般指的是通过共价结合、表面吸附等化学修饰的手段将功能性的物质引入电极表面固定，以便提高该电极用在生物检测领域时的灵敏度和信噪比，高选择性地进行反应 [61]。量子点由于具有优秀的表面效应、尺寸效应以及介电限域效应，并且具有导电性以及完整的表面结构，所以是一种良好的电极修饰材料 [62,63]。利用这一原理，很多人对量子点进行了研究，例如有些研究者采用了溶胶凝胶法制备了由聚乙烯吡咯烷酮（PVP）修饰的CdSe/ZnS量子点，并用它来修饰电极，研究血红蛋白的电化学性质，获得了良好的效果 [64]。
1.4 课题思路和主要工作
由于量子点具有优秀的光学性质，使得它在生物检测中得到非常广泛的应用，近些年来基于量子点所制备的生物探针在分析以及检测的领域中得到了广泛的应用。然而在实际应用中，有些需要通过量子点探针检测的生物信号非常弱，时常会被噪声所覆盖。此时就需要进一步地提高作为待检测物的量子点探针的荧光强度，因为探针的荧光强度作为生物检测中的信号指标，最后直接关系到整个检测平台的信号强弱以及信噪比的大小。在一定的激发波长下，量子点的荧光强度只和激发光的强度有关系，在生物检测中，大幅度地增大激发光强度会对生物体造成较大的损伤，在临床应用中会有很大的局限性。贵金属纳米颗粒由于其良好的稳定性、较低的生物毒性以及良好的光学性质，是作用于生物体内良好的材料之一，用它作为探针的时候一般不会对生物体造成损伤，在临床的应用中也有较大的前景。同时当金属纳米颗粒与量子点颗粒之间的距离在一定范围之内时，会对量子点的荧光产生增强的作用，使量子点探针所产生的信号得到显著的提升。所以，将这二者结合在一起的复合探针非常适合于解决基于量子点的生物检测体系中所存在的信号强度弱的问题，理论上这二者结合的复合探针不仅仅保留了原有生物探针中生物相容性好的优点，而且还会大幅度地提高该生物检测体系的信号强度，应用的前景非常广泛。基于此，本论文尝试将贵金属纳米颗粒与量子点荧光探针相结合，在液相溶液中以
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及基底表面分别制备基于量子点和金属纳米颗粒的复合荧光探针，同时检测它的荧光增强的效果。主要开展以下几个方面的研究工作：
（1）利用金纳米颗粒作为增强量子点荧光的材料，利用包被在金纳米颗粒表面的二氧化硅壳层的厚度来调节金纳米颗粒和量子点之间的距离，通过静电吸附或化学偶联来连接金纳米颗粒和量子点来制备复合纳米颗粒，使量子点的荧光增强效应达到最大。基于此建立一种能提高该检测体系信号强度的方法。
（2）利用银纳米颗粒作为增强量子点荧光的材料，将它固定于玻璃基底的表面，并利用银纳米颗粒与量子点之间的一对互补的DNA单链来调节它们之间的距离，通过化学偶联以及DNA的互补杂交来连接银纳米颗粒和量子点来制备基于玻璃基底表面的增强量子点荧光的检测平台，通过改变不同的DNA长度来使量子点的荧光增强效应达到最大。
（3）利用银纳米颗粒作为增强量子点荧光的材料，利用包被在银纳米颗粒表面的二氧化硅壳层的厚度来调节银纳米颗粒和量子点之间的距离，通过静电吸附或化学偶联来连接银纳米颗粒和量子点来制备复合纳米颗粒，使量子点的荧光增强达效应到最大。基于此建立一种能提高该检测体系信号强度的方法。
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2 基于金纳米颗粒的金属增强量子点荧光的分析
2.1 引言
量子点是一种新型的纳米荧光材料，具有很多传统荧光染料无法比拟的优点，在很多领域得到了广泛的应用。它的荧光强度直接关系到其应用，因此增强量子点的荧光将有可能提高检测的灵敏度。金纳米颗粒也是人们研究的一个热门材料，因其具有良好的生物相容性。
近期的一些研究发现，金属纳米颗粒可以通过金属增强荧光效应增强量子点的荧光[3-6]，从而可以提高基于量子点的检测系统的信号强度和信噪比。之前的一些研究已经证实了影响该效应的主要因素是量子点与金属纳米颗粒之间的距离 [7,65]。一些科研工作者开始研究基于基底表面的金属增强量子点荧光效应，但是实际应用中生物检测多在溶液中进行，因此在溶液中基于量子点金属增强荧光的研究非常重要。到目前为止，在溶液中基于量子点的金属增强荧光的研究相对较少 [66-70]。
Au纳米颗粒TEOS+氨水CdSe/Zns量子点二氧化硅巯基乙酸钠APTESNH2+COOH静电吸附或EDC偶联
图 2.1 制备复合颗粒的原理图
Fig 2.1 The principium of the preparation of complex nano-particles
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本章将利用金纳米颗粒来增强量子点的荧光。同时将利用二氧化硅作为隔层，通过调整二氧化硅的厚度来控制纳米颗粒之间的距离，然后在二氧化硅的表面修饰氨基，再将它与表面带有羧基的量子点反应，形成一种可以回收的，具有荧光增强作用的复合颗粒。实验的原理图如图2.1所示。
2.2 实验部分
2.2.1 原料与仪器
醋酸锌（Zn(Ac)2）、醋酸镉（Cd(Ac)2）、硒粉（Se）购自Acros Organics公司。十六胺（HDA）、对（三甲基硅烷基）硫（(TMS)2S）、三辛基氧膦（TOPO）、三辛基膦（TOP）、巯基乙酸钠、1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺盐酸盐（EDC）、三氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）购自Sigma-Aldrich公司。氯金酸、柠檬酸三钠、正硅酸四乙酯（TEOS）购自国药集团化学试剂有限公司。其它化学试剂均为分析纯。
实验中的荧光检测装置是荧光分光光度计（LS-55，PerkinElmer，USA），在室温下使用。吸收光谱由紫外可见分光光度计（UV-2550，Shimadzu，Japan）在室温下测得。Au纳米颗粒、QDs等的粒径以及zeta电位是由纳米粒度仪（ZS90，Malvern，UK）根据动态光散射（DLS）原理在25 oC下测得。实验中用到的超纯水由Milli-Q system（Millipore，USA）制得。 2.2.2 金纳米颗粒的制备
首先合成一定尺寸、一定浓度的金纳米颗粒作为Au Seed溶液，在后续的实验中作为原料。将50 mL，1 mM的四氯金酸溶液，倒入到一个100 mL的圆底烧瓶中，在油浴锅中加热至沸腾并且剧烈搅拌，快速地加入5 mL，38.8 mM的柠檬酸钠溶液，继续加热15分钟，冷凝回流。反应结束之后，将溶液冷却至室温，放入锥形瓶中保存，取少量测量其紫外-可见吸收光谱和粒径分布。
将125 mL，0.296 mM的四氯金酸溶液倒入到一个200 mL的圆底烧瓶中，在油浴锅中加热煮沸并剧烈搅拌。向反应体系中加入1.125 mL的上一步合成的Au Seed溶液和0.56 mL，38.8 mM的柠檬酸钠溶液，继续加热30分钟。再向反应体系中加
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入5 mL，38.8 mM的柠檬酸钠溶液，继续加热60分钟，冷凝回流。反应结束之后，将溶液冷却至室温，放入锥形瓶中保存，取少量测量其紫外-可见吸收光谱、粒径分布和Zeta电位。
2.2.3 二氧化硅包被金纳米颗粒
取15 mL上一步合成的金纳米颗粒，放入到一个100 mL的圆底烧瓶中，向其中加入50 mL的异丙醇，室温下充分搅拌直至混合均匀。向反应体系中加入1.25 mL氨水。在接下来6个小时内，将3 mL，100 mM TEOS的异丙醇溶液分6次等量地加入到反应体系中，间隔相同的时间，以确保生成的Au@SiO2的粒径较为均匀 [66] 。继续搅拌18个小时，使之充分反应。反应完成后，将溶液放入锥形瓶中保存，取少量测量其紫外-可见吸收光谱、粒径分布和Zeta电位。进行表征的样品需要通过14000 rpm的离心作用并将纳米颗粒重新分散到水溶液中。 2.2.4 二氧化硅表面修饰氨基
取20 mL的Au@SiO2纳米颗粒溶液，倒入一个50 mL的圆底烧瓶，剧烈搅拌。向其中加入200 μL APTES，室温下反应12小时。反应结束后，向其中缓慢地滴加1:10稀释后的盐酸直至溶液的pH值到5左右。再将样品在14000 rpm的转速下离心10分钟，倒掉上清液，用少量水溶解沉淀，重复离心和溶解的步骤三遍。最后一遍离心得到的沉淀用3 mL的水溶解，取少量测量其紫外-可见吸收光谱、粒径分布和Zeta电位。
2.2.5 水溶性量子点的合成
要合成水溶性的CdSe/ZnS量子点，首先需要制备油溶性的量子点。根据已有的文献 [42] 作为参考，以Cd(Ac)2、Zn(Ac)2、(TMS)2S及Se粉做为原料，TOPO作为分散剂，采用先制备量子点的CdSe内核再进一步包被ZnS外壳的方法来制备核壳式的油溶性的CdSe/ZnS量子点，分散于氯仿中。
取2 mL油溶性CdSe/ZnS量子点，分别放入两支7 mL的离心管中，向其中各加入5 mL的甲醇，充分震荡直至混合均匀，在7000 rpm的转速下离心5分钟，倒
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