[發明專利]真菌多糖包覆量子點的生物合成及其應用

有效

• 申請號: 201610576026.X
• 申請日: 2016-07-19
• 公開（公告）號: CN106281302B
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發明（設計）人: 喻其林;陳家童;李明春
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/88;G01N33/569;G01N33/58
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

本發明公開了一種真菌多糖包覆量子點的生物合成方法及其應用。該發明是以能產生胞外多糖的絲狀真菌作為合成菌株，以氯化鎘等作為金屬元素供體，以亞碲酸鈉、亞硒酸鈉、亞硫酸鈉等作為非金屬元素供體，在低溫培養條件下生物合成真菌多糖包覆的量子點，進而采用乙醇沉淀法對量子點進行分離純化。該合成方法具有成本低廉、反應條件溫和、產物毒性低、熒光光譜特征可控等優點，所制備的量子點在病原真菌檢測、真菌多糖免疫機制研究、細胞成像、觀賞魚鳥花卉熒光著色、量子點敏化太陽能電池等諸多方面具有廣闊的應用前景，從而能產生良好的經濟效益和社會效益。

技術領域

本發明屬于納米材料制備技術領域，涉及可用于多糖體外示蹤、病原真菌檢測、細胞成像、真菌多糖免疫機制研究、觀賞魚鳥花卉熒光著色、量子點敏化太陽能電池等方面的真菌多糖包覆量子點，具體涉及真菌多糖包覆量子點的生物合成及其應用。

背景技術

量子點(Quantum dot,QD)是一類準零維納米材料，粒徑通常介于1-10nm之間。該類材料由Ⅱ-Ⅵ族(如：Cd，Pb與S，Se，Te)或Ⅲ～Ⅴ族(如：In，Ga與P，As)元素組成，常見的量子點材料包括CdS、CdSe、CdTe、GaAs、InAs等。量子點的電子和空穴被量子限域，其連續的能帶結構被分割成具有分子特性的分立能級結構，因而該類材料受到光激發后可發生熒光。與傳統的有機熒光染料相比，量子點熒光材料的激發光譜寬且連續分布，發射光的穩定性強，不易發生光漂白，并且通過控制量子點粒徑可以獲得從紫外至近紅外范圍內的任意發射光譜。鑒于在熒光特性上的諸多優點，量子點在生物熒光成像方面具有廣泛的應用前景。不僅如此，量子點獨特的光電學性能使其在光電子器件、太陽能電池、激光器等方面同樣應用廣泛。因此，量子點成為近年來材料科學的研究熱點。

量子點的合成方法主要包括有機相合成法與水相合成法。在有機相合成法中，金屬前體在配體和特定溶劑中分解成單體而形成核心，晶體成核后由于有機配體，如三辛基膦(TOPO)、十四烷基膦酸(TDPA)、己基膦酸等(HPA)等的包覆作用而被限制生長，所形成的量子點晶體得以穩定存在。該方法合成的量子點粒徑均勻，分散性好，但合成過程中需要高溫熱解，合成設備苛刻，合成原料具有強毒性，操作復雜，合成過程不易控制。不僅如此，所合成的量子點為脂溶性，不能直接與生物分子相連，而需要先進行復雜的表面修飾才能應用。與此相比，水相合成法所制備的量子點不需要進行表面修飾即可與生物分子連接，使用便捷。該方法是采用含巰基的小分子化合物，如巰基丁酸(MCA)、巰基乙醇(MCH)、L-半胱氨酸(L-Cys)等對成核體系進行分散，在防止晶體聚合的同時對晶體表面進行功能修飾，并使晶體具備良好的水溶性。然而，該方法對設備要求高，合成過程中會產生H₂Te、H₂Se等劇毒氣體，而且量子點與水相分離難度大。因此，探索高效、綠色的量子點水相合成方法勢在必行。

近年來，隨著生物技術的迅速發展，采用生物合成法制備納米材料日益受到關注，這是因為該類方法具有反應條件溫和、反應過程安全易控、成本低廉、產物生物相容性好等諸多優點，因而必將成為納米材料合成領域的重要發展趨勢。對于量子點生物合成而言，人們開始嘗試采用大腸桿菌、釀酒酵母、蚯蚓等模式生物合成CdS、CdSe、CdTe等量子點材料。然而，迄今為止，采用生物合成方法制備量子點存在量子點產率低、分離過程繁瑣等不足。因此，生物合成量子點的相關方法亟待改進與完善。

鑒于真菌感染及真菌污染在人類健康、食品安全、工業生產等諸多方面具有極為負面的影響，真菌檢測具有非常重要的意義。然而，迄今該類檢測基本仍采用傳統的菌培方法。該方法不僅費時費力，而且對于不易培養的真菌易產生假陰性結果。因此，臨床檢測、食品檢測等諸多領域亟需快捷、準確的真菌檢測方法。與傳統的菌培方法相比，免疫熒光方法因具有特異性強、操作時間短等優點，勢必在真菌檢測方面具有廣闊的應用前景。但目前仍罕見有針對真菌的免疫熒光試劑的報道。

發明內容