專利名稱：一種硫化鎘量子點的生物合成法的制作方法
技術領域：
本發明涉及納米材料的制備，具體涉及一種硫化鎘量子點的生物合成法。
背景技術：
量子點(quantum dots, QDs),又稱半導體納米晶，是由II VI族、III V族、Si、Ge等元素組成，尺寸在其激子波爾半徑以內的納米顆粒，具有明顯的量子限域效應。在近幾十年里，量子點由于具有獨特的電學和光學性質，在生物化學、分子生物學、以及光電池等研究領域顯示了極其廣闊的應用前景，與傳統有機熒光染料相比，量子點具有尺寸可調的熒光發射、窄且對稱的發射光譜、寬且連續的吸收光譜以及極好的光穩定性 等優點，使得量子點的合成方法受到越來越廣泛的探索與研究。早期的量子點合成方法多為金屬有機相法，即使金屬有機化合物在具有配位性質的有機溶劑環境中生長。如1993年，Murray等用二甲基鎘和三辛基硒化膦作前體，將其依次注入劇烈攪拌的350。(!'的三辛基氧化膦(trioctylphosphine oxide, Τ0Ρ0)溶液中，合成了高熒光產率的CdSe QDs，采用尺寸選擇沉淀方法可得到單分散的CdSe QDs0金屬有機相法制備的量子點有很突出的優點，如粒度可控、熒光發射峰窄等，但是金屬有機相法多采用高毒性的化學制劑，如三辛基膦和三辛基氧膦，合成的量子點毒性大，生物相容性低。目前硫化鎘量子點的合成大多數是采用化學法，化學法有其本身具有的優點，比如能有效控制量子點的尺寸與形貌。但是，化學法也存在很多弊端，如所用制劑毒性大、費用高，并且大多數需要在高溫下反應，制得量子點的生物相容性不高。水熱合成法是目前使用較多的方法，該法操作簡單、成本較低，但是合成的量子點的單色性不佳，半高峰寬不夠窄，而且需要高溫，2005年，汪勇先等采用水熱法合成的裸量子點硫化鎘，其半高峰寬為近lOOnm。鑒于量子點已經慢慢步入生命科學的領域，合成毒性低、生物相容性高和單色性好的量子點成為一種迫切需求。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種操作簡單、制備條件溫和、成本低廉、重現性好的硫化鎘量子點的生物合成法，該法制備的硫化鎘量子點毒性低、生物相容性高且單色性好。為了解決上述技術問題，本發明提出了一種硫化鎘量子點的生物合成法，所述方法是以硫代乙酰胺為S源，以水溶性鎘鹽為Cd源，以巰基化合物為穩定劑，以黃孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)菌絲球為吸附體,將所述S源、Cd源和巰基化合物加入含黃孢原毛平革菌菌絲球的培養液中進行搖床振蕩培養，培養完成后經過濾、去離子水清洗、超聲破碎、離心和純化，得到硫化鎘量子點。上述方法中，所述S源、Cd源和巰基化合物的物質的量之比為I : 2 10 : 100 200。上述方法中，所述水溶性鎘鹽為CdCl2、Cd (NO3)2 ^H2OXd(ClO4)2XdSO4中的一種。
上述方法中，所述巰基化合物為L-半胱氨酸、巰基琥珀酸、半胱氨酸、巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、硫代甘油中的一種或多種。上述方法中，所述培養液為Kirk無機培養液，其pH值為9 12。上述方法中，所述搖床振蕩培養的培養溫度為30°C 40°C，振蕩速度為120r/min 150r/min,培養時間為IOh 15h。上述方法中，所述黃孢原毛平革菌菌絲球的制備包括以下步驟
(1)從瓊脂培養基的表面刮取所述黃孢原毛平革菌的分生孢子，將分生孢子均勻懸浮在蒸餾水中，調節濁度，使每毫升懸浮液中含有IO4 2. 5 X IO 6個分生孢子，得到孢子懸浮液；
(2)將所述孢子懸浮液以1% 3%的體積比接種于所述培養液中，在溫度為30°C 40°C、振蕩速度為120r/min 150r/min、pH值為6. 5 7. 5的條件下進行搖床振蕩培養，直至形成黃孢原毛平革菌菌絲球。與現有技術相比，本發明的優點在于本發明利用了生物輔助吸附合成的技術，操作簡單，制備條件溫和，成本低廉，重現性好。本發明的生物合成法引進的是低毒的化學制齊U，因而制備的硫化鎘量子點具有毒性低、生物相容性好、穩定性高的特點。另外，利用本發明制備的硫化鎘量子點形狀尺寸均一，單色性好(半高峰寬小于20nm)，具有優異的光學性倉泛。
圖I為本發明實施例I在pH值分別為9、10、11的條件下制備的CdS量子點的紫外可見吸收光譜圖。圖2為本發明實施例I在pH值分別為9、10、11的條件下制備的CdS量子點的熒
光發射光譜圖。圖3為本發明實施例I中pH值為9時的步驟(4)中含有均勻分布的CdS量子點的上清液的透射電鏡照片。
具體實施例方式下面結合說明書附圖與具體實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例I :
一種本發明的硫化鎘量子點的生物合成法，包括以下步驟
(1)將瓊脂培養基表面上的黃孢原毛平革菌BKMF-1767(CCTCC AF96007)(其它同種菌株都適用于本發明)的分生孢子刮入蒸餾水中，調節懸浮液的濁度至60，使每毫升懸浮液中含有IO4 2. 5 X IO6個分生孢子，形成孢子懸浮液；
(2)將3ml孢子懸浮液接種于裝有200mlKirk無機培養液的500ml容量的錐形瓶中，在溫度為37°C、振蕩速度為150r/min、pH為7. O的條件下進行搖床振蕩培養，3天后，培養液中自動形成了 2mm 3mm的黃孢原毛平革菌菌絲球；
(3)向上述培養液中加入IOml質量濃度為O.668g/l的硫代乙酰胺、
O.138gCd(NO3)2 · 4H20和I. 325g巰基乙酸，將pH調至9，溫度為37°C、振蕩速度為150r/min，持續搖床振蕩培養12h后，使菌絲球上的菌絲吸附合成了 CdS量子點；
(4)用普通濾紙過濾培養液，收集得到菌絲球，用去離子水清洗菌絲球三遍，采用細胞超聲破碎儀將菌絲球進行超聲破碎，使吸附在菌絲球上的CdS量子點分散于溶液中，待CdS量子點分散后，采用離心機在6000r/min的轉速下離心該溶液，IOmin后,破碎的菌體沉于離心管的管底，CdS量子點均勻分散于上清液中，收集上清液，經純化后得到CdS量子點，粒徑為2nm 5nm。為進行對比，重復上述操作步驟，僅僅是將步驟(3)中的pH分別調為10和11，制備得到不同PH條件下的CdS量子點。采用紫外可見光譜儀測試上述pH分別為9、10、11的條件下制備的CdS量子點，得到的吸收光譜如圖I所示。采用熒光發射光譜儀測試上述PH分別為9、10、11的條件下制備的CdS量子點，激發波長為397nm，得到的熒光發射光譜如圖2所示。由圖I和圖2可知，CdS量子點的吸收光譜寬而連續，熒光發射光譜窄而對稱，且半高峰寬小于20nm，由此說明CdS量子點的單色性好，具有優異的光譜性能。采用透射電鏡測試上述步驟(3)中pH為9時步驟(4)中含有均勻分布的CdS量子點的上清液，放大比例為500萬倍。如圖3所示,是pH為9時CdS量子點的微觀形貌,從圖中可以看出，CdS量子點的晶格條紋十分清晰，樣品的直徑為2nm 5nm，由此說明CdS量子點大小均一，具有很好的晶格結構。實施例2
一種本發明的硫化鎘量子點的生物合成法，包括以下步驟
(1)將瓊脂培養基表面上的黃孢原毛平革菌BKMF-1767(CCTCC AF96007)的分生孢子刮入蒸餾水中，調節懸浮液的濁度至60，使每毫升懸浮液中含有IO4 2. 5 X IO6個分生孢子，形成孢子懸浮液；
(2)將3ml孢子懸浮液接種于裝有200mlKirk無機培養液的500ml容量的錐形瓶中，在溫度為35°C、振蕩速度為120r/min、pH為7. O的條件下進行搖床振蕩培養，3天后，培養液中自動形成了 2mm 3mm的黃孢原毛平革菌菌絲球；
(3)向上述培養液中加入IOml質量濃度為O.668g/l的硫代乙酰胺、O. 082gCdCl2和
2.096g巰基琥珀酸，將pH調至9，溫度為35°C、振蕩速度為120r/min，持續搖床振蕩培養IOh后，使菌絲球上的菌絲吸附合成了 CdS量子點；
(4)用普通濾紙過濾培養液，收集得到菌絲球，用去離子水清洗菌絲球三遍，采用細胞超聲破碎儀將菌絲球進行超聲破碎，使吸附在菌絲球上的CdS量子點分散于溶液中，待CdS量子點分散后，采用離心機在6000r/min的轉速下離心該溶液，IOmin后,破碎的菌體沉于離心管的管底，CdS量子點均勻分散于上清液中，收集上清液，經純化后得到CdS量子點。實施例3
一種本發明的硫化鎘量子點的生物合成法，包括以下步驟
(1)將瓊脂培養基表面上的黃孢原毛平革菌BKMF-1767(CCTCC AF96007)的分生孢子刮入蒸餾水中，調節懸浮液的濁度至60，使每毫升懸浮液中含有IO4 2. 5 X IO6個分生孢子，形成孢子懸浮液；
(2)將3ml孢子懸浮液接種于裝有200mlKirk無機培養液的500ml容量的錐形瓶中，在溫度為37°C、振蕩速度為150r/min、pH為7. O的條件下進行搖床振蕩培養，3天后，培養液中自動形成了 2mm 3mm的黃孢原毛平革菌菌絲球；
(3)向上述培養液中加入IOml質量濃度為O.668g/l的硫代乙酰胺、O. 139gCd(ClO4)2和1.077g半胱氨酸，將pH調至10，溫度為37°C、振蕩速度為150r/min，持續搖床振蕩培養12h后，使菌絲球上的菌絲吸附合成了 CdS量子點；
(4)用普通濾紙過濾培養液，收集得到菌絲球，用去離子水清洗菌絲球三遍，采用細胞超聲破碎儀將菌絲球進行超聲破碎，使吸附在菌絲球上的CdS量子點分散于溶液中，待CdS量子點分散后，采用離心機在6000r/min的轉速下離心該溶液，IOmin后,破碎的菌體沉于離心管的管底，CdS量子點均勻分散于上清液中，收集上清液，經純化后得到CdS量子點。實施例4
一種本發明的硫化鎘量子點的生物合成法，包括以下步驟
(1)將瓊脂培養基表面上的黃孢原毛平革菌BKMF-1767(CCTCC AF96007)的分生孢子刮入蒸餾水中，調節懸浮液的濁度至60，使每毫升懸浮液中含有IO4 2. 5 X IO6個分生孢子，形成孢子懸浮液；
(2)將3ml孢子懸浮液接種于裝有200mlKirk無機培養液的500ml容量的錐形瓶中，在溫度為30°C、振蕩速度為150r/min、pH為7. O的條件下進行搖床振蕩培養，3天后，培養液中自動形成了 2mm 3mm的黃孢原毛平革菌菌絲球；
(3)向上述培養液中加入IOml質量濃度為O.668g/l的硫代乙酰胺、O. 093gCdS04和I. 132g巰基丙酸，將pH調至11，溫度為30°C、振蕩速度為150r/min，持續搖床振蕩培養15h后，使菌絲球上的菌絲吸附合成了 CdS量子點；
(4)用普通濾紙過濾培養液，收集得到菌絲球，用去離子水清洗菌絲球三遍，采用細胞超聲破碎儀將菌絲球進行超聲破碎，使吸附在菌絲球上的CdS量子點分散于溶液中，待CdS量子點分散后，采用離心機在6000r/min的轉速下離心該溶液，IOmin后,破碎的菌體沉于離心管的管底，CdS量子點均勻分散于上清液中，收集上清液，經純化后得到CdS量子點。實施例5
一種本發明的硫化鎘量子點的生物合成法，包括以下步驟
(1)將瓊脂培養基表面上的黃孢原毛平革菌BKMF-1767(CCTCC AF96007)的分生孢子刮入蒸餾水中，調節懸浮液的濁度至60，使每毫升懸浮液中含有IO4 2. 5 X IO6個分生孢子，形成孢子懸浮液；
(2)將3ml孢子懸浮液接種于裝有200mlKirk無機培養液的500ml容量的錐形瓶中，在溫度為37°C、振蕩速度為120r/min、pH為7. O的條件下進行搖床振蕩培養，3天后，培養液中自動形成了 2mm 3mm的黃孢原毛平革菌菌絲球；
(3)向上述培養液中加入IOml質量濃度為O.668g/l的硫代乙酰胺、O. 138gCd (NO3)2 · 4H20和I. 616gL_半胱氨酸，將pH調至12，保持溫度為37°C、振蕩速度為120r/min，持續搖床振蕩培養12h后，使菌絲球上的菌絲吸附合成了 CdS量子點；
(4)用普通濾紙過濾培養液，收集得到菌絲球，用去離子水清洗菌絲球三遍，采用細胞超聲破碎儀將菌絲球進行超聲破碎，使吸附在菌絲球上的CdS量子點分散于溶液中，待CdS量子點分散后，采用離心機在6000r/min的轉速下離心該溶液，IOmin后,破碎的菌體沉于離心管的管底，CdS量子點均勻分散于上清液中，收集上清液，經純化后得到CdS量子點。實施例6
一種本發明的硫化鎘量子點的生物合成法，包括以下步驟
(I)將瓊脂培養基表面上的黃孢原毛平革菌BKMF-1767 (CCTCC AF96007)的分生孢子刮入蒸餾水中，調節懸浮液的濁度至60，使每毫升懸浮液中含有IO4 2. 5 X IO6個分生孢子，形成孢子懸浮液；
(2)將3ml孢子懸浮液接種于裝有200mlKirk無機培養液的500ml容量的錐形瓶中，在溫度為37°C、振蕩速度為120r/min、pH為7. O的條件下進行搖床振蕩培養，3天后，培養液中自動形成了 2mm 3mm的黃孢原毛平革菌菌絲球；
(3)向上述培養液中加入IOml質量濃度為O.668g/l的硫代乙酰胺、O. 082gCdCl2和I. 510g巰基丙酸，將pH調至10，保持溫度為37°C、振蕩速度為120r/min，持續搖床振蕩培養IOh后，使菌絲球上的菌絲吸附合成了 CdS量子點；
(4)用普通濾紙過濾培養液，收集得到菌絲球，用去離子水清洗菌絲球三遍，采用細胞超聲破碎儀將菌絲球進行超聲破碎，使吸附在菌絲球上的CdS量子點分散于溶液中，待CdS量子點分散后，采用離心機在6000r/min的轉速下離心該溶液，IOmin后,破碎的菌體沉于離心管的管底，CdS量子點均勻分散于上清液中，收集上清液，經純化后得到CdS量子點。 實施例7
一種本發明的硫化鎘量子點的生物合成法，包括以下步驟
(1)將瓊脂培養基表面上的黃孢原毛平革菌BKMF-1767(CCTCC AF96007)的分生孢子刮入蒸餾水中，調節懸浮液的濁度至60，使每毫升懸浮液中含有IO4 2. 5 X IO6個分生孢子，形成孢子懸浮液；
(2)將3ml孢子懸浮液接種于裝有200mlKirk無機培養液的500ml容量的錐形瓶中，在溫度為35°C、振蕩速度為130r/min、pH為7. O的條件下進行搖床振蕩培養，3天后，培養液中自動形成了 2mm 3mm的黃孢原毛平革菌菌絲球；
(3)向培養液中加入IOml質量濃度為O.668g/l的硫代乙酰胺、O. 093gCdS04和I. 325g巰基乙酸，將pH調至11，保持溫度為35°C、振蕩速度為130r/min，持續搖床振蕩培養12h后，使菌絲球上的菌絲吸附合成了 CdS量子點；
(4)用普通濾紙過濾培養液，收集得到菌絲球，用去離子水清洗菌絲球三遍，采用細胞超聲破碎儀將菌絲球進行超聲破碎，使吸附在菌絲球上的CdS量子點分散于溶液中，待CdS量子點分散后，采用離心機在6000r/min的轉速下離心該溶液，IOmin后,破碎的菌體沉于離心管的管底，CdS量子點均勻分散于上清液中，收集上清液，經純化后得到CdS量子點。以上所述僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應該提出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種硫化鎘量子點的生物合成法，其特征在于，所述生物合成法是以硫代乙酰胺為S源，以水溶性鎘鹽為Cd源，以巰基化合物為穩定劑，以黃孢原毛平革菌菌絲球為吸附體，將所述S源、Cd源和巰基化合物加入含黃孢原毛平革菌菌絲球的培養液中進行搖床振蕩培養，培養完成后經過濾、去離子水清洗、超聲破碎、離心和純化得到硫化鎘量子點。
2.根據權利要求I所述的硫化鎘量子點的生物合成法，其特征在于，所述S源、Cd源和巰基化合物的 物質的量之比為I : 2 10 100 200。
3.根據權利要求I或2所述的硫化鎘量子點的生物合成法，其特征在于，所述水溶性鎘鹽為 CdCl2、Cd(NO3)2 4H20、Cd (ClO4) 2、CdSO4 中的一種。
4.根據權利要求I或2所述的硫化鎘量子點的生物合成法，其特征在于，所述巰基化合物為L-半胱氨酸、巰基琥珀酸、半胱氨酸、巰基乙酸、巰基丙酸、巰基丁酸、硫代甘油中的一種或多種。
5.根據權利要求I或2所述的硫化鎘量子點的生物合成法，其特征在于，所述培養液為Kirk無機培養液，其pH值為9 12。
6.根據權利要求I或2所述的硫化鎘量子點的生物合成法，其特征在于，所述搖床振蕩培養的培養溫度為30°C 40°C，振蕩速度為120r/min 150r/min，培養時間為IOh 15h。
7.根據權利要求I或2所述的硫化鎘量子點的生物合成法，其特征在于，所述黃孢原毛平革菌菌絲球的制備包括以下步驟 (1)從瓊脂培養基的表面刮取所述黃孢原毛平革菌的分生孢子，將分生孢子均勻懸浮在蒸餾水中，調節濁度，使每毫升懸浮液中含有IO4 2. 5 X IO6個分生孢子，得到孢子懸浮液； (2)將所述孢子懸浮液以1% 3%的體積比接種于所述培養液中，在溫度為30°C 40°C、振蕩速度為120r/min 150r/min、pH值為6. 5 7. 5的條件下進行搖床振蕩培養，直至形成黃孢原毛平革菌菌絲球。
全文摘要
一種硫化鎘量子點的生物合成法，該方法包括以硫代乙酰胺為S源，以水溶性鎘鹽為Cd源，以巰基化合物為穩定劑，以黃孢原毛平革菌菌絲球為吸附體，將S源、Cd源和巰基化合物加入含黃孢原毛平革菌菌絲球的培養液中進行搖床振蕩培養，培養完成后經過濾、去離子水清洗、超聲破碎、離心和純化得到硫化鎘量子點。本發明的方法操作簡單、成本低廉、重現性好，制備的硫化鎘量子點具有毒性低、生物相容性好、光學性能優良的特點。
文檔編號C12R1/645GK102965406SQ20121052462
公開日2013年3月13日 申請日期2012年12月10日 優先權日2012年12月10日
發明者易斌, 陳桂秋, 曾光明, 陳安偉, 杜堅堅, 黃健, 張企華, 官嵩, 李歡可, 尚翠, 周穎 申請人:湖南大學