[发明专利]一种对CdTeQDs及其降解或代谢产物同时定量检测的方法及其应用

说明书

本发明涉及量子点降解和代谢混合产物的检测技术领域，具体涉及一种对CdTe QDs及其降解或代谢产物同时定量检测的方法及其应用。本发明检测方法，以10～40mmol·L^‑1，pH9.0的磷酸盐缓冲液为电泳缓冲液，以10～40mmol·L^‑1，pH9.0的硼酸盐缓冲液为样品缓冲液，采用毛细管电泳色谱法将同一介质中的Cd²⁺及其复合物、TeO₃^2‑和CdTe QDs分离，再结合定量检测，实现对CdTe QDs及其降解或代谢产物同时定量检测，检测方法简便、快速，灵敏度高，绝对定量检出限达飞克级。进一步的采用CE‑ICP‑MS仪器联用，实现对缓冲液、血清、细胞培养液等复杂生物体系中CdTe QDs与其降解或代谢产物的快速分离和同时准确定量。

技术领域

本发明涉及量子点降解和代谢混合产物的检测技术领域，具体涉及一种对CdTeQDs及其降解或代谢产物同时定量检测的方法及其应用。

背景技术

量子点(quantum dots，QDs)又称为半导体纳米晶，主要由IIB-VIA族或IIIA-VA族的元素构成，其粒径范围一般为1～10nm。由于其具有量子尺寸效应、表面效应、介电限域效应、量子隧道效应和库伦阻塞效应等，表现出优良的光学特性和独特的物理化学性质，如宽吸收、窄发射、高荧光量子产率、低光漂白和发射波长可调等。1983年，美国Bell实验室的Brus首次报道了CdS纳米晶具有量子尺寸效应等相关性质，拉开了QDs研究的序幕。1993年，麻省理工学院的Bawendi团队以TOPO和TOP为溶剂制备了高质量的CdE QDs(E＝Se、Te、S)，使QDs的相关应用成为可能。1998年，加州大学Alivisatos教授和聂书明将水溶性的量子点应用于生物医学领域，开启了量子点应用的新领域。目前，QDs已被广泛用于生物医学成像、疾病诊断、药物输送和新靶点发现以及量子点电池等领域。随着QDs的应用日益广泛，其环境和人群暴露日益突出。由于QDs具有纳米尺寸效应或含有有毒成分(如Cd、Se和Te等)，其对生物体和环境带来的潜在风险成为研究者关注的热点。细胞实验研究表明，QDs可导致细胞形态和结构改变、细胞生长抑制、线粒体功能障碍、DNA损伤和细胞凋亡等；动物实验研究表明，QDs具有明显的肝脏、肾脏和睾丸等毒性。

近年来，关于QDs细胞毒性和生物毒性的机制研究成为这一领域研究的焦点。有研究表明，QDs的化学组成、粒径大小、表面电荷和包壳类型在一定程度上影响QDs的毒性。另外，细胞或生物机体对QDs的吸收、分布、代谢、排泄以及在此过程中发生的降解、团聚以及化学形态的变化等均与其毒性息息相关。但是，由于其毒性影响因素复杂以及研究方法和手段不能满足需求，迄今为止，研究结果尚未达成一致。有研究表明，CdSe QDs在氧化或酸性条件下会发生降解，从而产生自由Cd²⁺离子，Cd²⁺离子能诱导氧化应激，进而引起一系列细胞毒性和钙信号传导的破坏。CdTe QDs在氧化或酸性条件下发生降解或在生物机体内代谢后，Cd会以自由Cd²⁺或其复合物形式存在，而Te将被进一步氧化形成TeO₃^2-。因此，在QDs染毒前发生的降解以及染毒细胞或生物机体后发生的代谢变化，即QDs及其降解或代谢产物的形态分析就成为其毒性机制研究或量子点质量评价的瓶颈。

目前，对QDs形态分析常用的研究手段主要有红外光谱分析、X-射线衍射、TEM、SEM和ICP-MS等。其中TEM和SEM人为干扰因素大、对操作人员技术要求高且费时费力；X-射线衍射能量分辨率低，信噪比低，工作条件要求严格；ICP-MS一般只能进行元素总量分析，要实现不同形态分析需要较为复杂的样品前处理步骤，而由此带来的结果误差较大。上述分析方法均不能实现对QDs及其降解或代谢产物实现同时、准确定量分析。因此，急需开发一种灵敏度高、检出限低、准确度高、稳定性好、分析速度快的可同时对QDs及其降解或代谢产物等不同形态组分的分析方法，不仅为QDs的细胞毒性和生物毒性机制研究提供新的、便捷的方法途径，而且也可帮助我们掌握QDs的降解与团聚变化规律，进而为商业化QDs的质量(纯度、绝对定量等)评价及相关标准建立提供技术支持。