可重複使用量子點干凝膠研究獲進展

量子點（QD），又稱半導體納米晶，一般是由II-VI族元素或Ⅲ-Ⅴ族元素構成，因其具有獨特的光電性質而受到廣泛關注。QD的熒光性能與其表面化學結構具有極強的依賴性，研究者們已經基於QD的熒光增強或熒光淬滅開發出了多種檢測分析方法。但是，目前市面上還很難找到基於這些方法的儀器或商業化產品。其中的一個重要原因是目前開發的方法大都基於QD溶液或水凝膠，不利於儲存、運輸或現場快速分析，從而限制了這些檢測方法的推廣應用。因此，最近研究者們逐漸開始重視干態QD檢測分析材料的研究。其中，QD-聚合物干凝膠法是最簡單、最有利於推廣的方法，但在乾燥過程中干凝膠體積會發生明顯收縮，增強QD納米晶間的相互作用（電子耦合或激子轉移），最終導致材料的熒光性能大打折扣，限制了該方法的推廣應用。另外，由於QD種類繁多，性質各異，目前還沒有完善的方法處理廢棄QD。已有報道說明廢棄QD處理不當所帶來的潛在巨大風險不容忽視。

中國科學院成都生物研究所研究員李幫經課題組長期致力於基於環糊精主客體識別作用開發新型超分子功能材料的研究。近期，他們發展了可重複使用的、具有高熒光保留率的QD干凝膠。基於mSH-CD，通過「一鍋法」成功在CdTe表面修飾上βCD分子，並利用βCD分子與Ad基團的主客體包合作用成功在CdTe表面修飾一層可聚合官能團（ HEMA-Ad@βCD-CdTe）。βCD分子獨特的環狀結構在CdTe表面構成有效空間位阻，顯著抑制了CdTe在高濃度下由於納米晶之間相互作用而導致整熒光強度降低的現象，保證了干凝膠的高QD攜載量。同時，由於CdTe在聚合物網路中受到其表面βCD分子和與聚合物鏈相連Ad 基團間主客體包合作用的束縛，即使在乾燥過程中水凝膠體積明顯收縮，CdTe納米晶仍保持均一性分散而沒有形成聚集體，保證了得到的干凝膠具有高熒光保留率。不僅如此，主客體包合作用還賦予了干凝膠自癒合性能。製備的干凝膠具有多功能性的特點：不僅可以作為多種芳香類物質的定量檢測平台（以香草醛為例），還可以用於定性分析（例如區分鄰硝基酚與對硝基酚這兩種同分異構體）。使用過的干凝膠通過簡單的處理即可再次使用，減輕了處理廢QD的壓力。此外，還可以向干凝膠內引入相應的酶而應用於生物分析領域。

流程圖

來源：中國科學院成都生物研究所

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