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量子点(quantum dots，QDs)是一种由Ⅱ～Ⅵ族或Ⅲ～～Ⅴ族元素组成的半导体纳米颗粒，具有优越的光学性能，被广泛的应用于生命科学和医学等领域。目前，研究较多的是含重金属Cd的量子点，但量子点中Cd的存在，必然会对生物体及环境产生不利的影响，因而，其生物学毒性效应成为新的研究热点。量子点进入生物有机体内，表面会结合蛋白，同时会影响蛋白质的结构和功能等，可以通过研究量子点和蛋白质之间的作用来了解量子点的生物效应。此外，光照条件是影响量子点结构稳定性的重要因素，并影响其细胞毒性效应，但对于量子点所引起的光毒性的研究很少，光照条件下量子点与蛋白质的作用及其微观机制研究也尚未见报导。因此，制备一种具有低毒、高量子产率、好的稳定性和生物相容性等优点的量子点，同时，研究光作用对量子点的影响，并通过光作用前后的量子点与蛋白质的相互作用来了解其生物学毒性效应具有重要的意义。
本论文从量子点的毒性、荧光效率、稳定性等目前在应用中存在的实际问题出发，通过选用不同的稳定剂、表面修饰剂和不同的合成方法来研究ZnSe量子点的制备。对制备的量子点进行不同类型光照，以研究光作用对量子点结构和性能的影响，探讨其光作用机理。以牛血清白蛋白(BSA)作为模型蛋白，从分子水平上研究量子点与血清蛋白的相互作用，具体研究内容及结论如下:
(1)先后以巯基乙酸(TGA)和谷胱甘肽(GSH)为稳定剂，分别用水热法和微波法制备ZnSe QDs，优化合成条件，对其结构进行表征;并通过BSA对微波优化合成的ZnSe/GSH QDs进行交联修饰。结果表明，采用GSH水热合成的ZnSe QDs荧光性能和稳定性优于TGA合成的ZnSe QDs;微波合成的ZnSe/GSH QDs优于水热合成的量子点。在前驱体溶液pH10.5、95℃下加热回流60min、反应物摩尔比GSH∶Zn∶Se=1.6∶1∶0.1优化条件下，微波反应得到的ZnSe/GSH QDs，荧光量子产率可达到42％左右，荧光发射峰半峰宽为25nm，粒径约为2-3nm，其表面具有羟基与羧基两种官能团。BSA交联修饰的ZnSe/GSH QDs荧光强度增大，形成了QDs-BSA复合荧光探针体系。
(2)用紫外可见吸收光谱、荧光光谱、圆二色谱和等温滴定微量热研究量子点和BSA之间的相互作用，同时计算它们之间结合的热力学常数、结合位点数、结合分子间的距离。结果表明，ZnSe QDs对BSA荧光强度的减小是形成一种不发荧光的复合物的静态猝灭过程。三种QDs与BSA的结合常数K从大到小顺序依次为ZnSe/TGA QDs、CdSe/L-cysteine QDs、ZnSe/GSH QDs，其主要原因就是表面基团的不同。ZnSe/GSHQDs和BSA的相互作用是一种焓熵共同驱动过程，静电作用和氢键是它们之间主要的作用力，而离子强度和pH值也会影响其相互作用。
(3)将ZnSe QDs分别进行避光、紫外和白炽灯光照作用，用紫外吸收光谱、荧光发射光谱、等离子体发射光谱和高分辨率透射电镜、X射线衍射、红外光谱考察了光作用对ZnSe QDs结构和性能的影响。结果表明，光照作用下ZnSe QDs的物理尺寸和元素含量发生了变化，但ZnSe QDs的晶形结构未见明显变化。和避光ZnSe/GSH QDs相比，紫外光照ZnSe/GSH QDs的球形度、尺寸分布和分散性均较好，但也有少量团聚现象。紫外光照的ZnSe/GSH QDs中S元素的含量相对较多。光作用对QDs中O-H键的伸缩振动特征峰影响较大，对其它键的影响很小，可能光照导致ZnSe/GSH QDs表面的-SH基团和-OH基团产生了化学键合作用。综合比较，紫外光对ZnSe/GSH QDs物理和化学性能的影响要大于白炽灯光和避光条件。
(4)用荧光光谱法、圆二色谱法和红外光谱法等技术研究不同类型光作用后ZnSe/GSH QDs和BSA的相互作用，同时计算了结合的热力学常数、结合位点数。结果表明，三种光作用QDs对BSA的荧光猝灭机理均为静态猝灭，结合常数K大小顺序依次为紫外光QDs、白炽光QDs、避光QDs。紫外光作用的ZnSe/GSH和ZnSe/TGAQDs与BSA结合的热力学参数△H＜0，△S＜0，表明其主要作用力为氢键和范德华力;避光和白炽灯光QDs与BSA结合的△H＜0和△S＞0，其结合反应以静电作用力为主，疏水作用和配位作用为辅。光作用改变了QDs的表面配体结构，间接作用于QDs对BSA构象的影响程度，紫外光照QDs对BSA构象影响较大。QDs对BSA构象的影响，主要是BSA的酰胺带及氨基酸残基发生变化，BSA的主链结构仍然以α螺旋为主。
(5)用计算机分子对接模拟法研究了三种不同表面包被的QDs与BSA相互作用的空间结合方式和结合位点和结合强度。结果表明，三种表面包被的QDs均可与BSA分子表面处结合，有多个结合位点，但作用力类型和强度不同。巯基乙酸包被的QDs结合的作用力类型主要是极性作用力，包括氢键和范德华力，结合强度较弱。L-半胱氨酸包被的QDs主要通过氢键和疏水力结合，结合强度较强。谷胱甘肽包被的QDs大部分通过氢键相结合，结合强度很强。在这几种表面包被的QDs中，谷胱甘肽包被的QDs与BSA作用的强度最大，L-半胱氨酸包被的QDs与BSA的作用次之，巯基乙酸包被的QDs与BSA作用最小。分子模拟结果与光谱分析结果基本一致。
本论文从量子点的毒性、荧光效率、稳定性等目前在应用中存在的实际问题出发，通过选用不同的稳定剂、表面修饰剂和不同的合成方法来研究ZnSe量子点的制备。对制备的量子点进行不同类型光照，以研究光作用对量子点结构和性能的影响，探讨其光作用机理。以牛血清白蛋白(BSA)作为模型蛋白，从分子水平上研究量子点与血清蛋白的相互作用，具体研究内容及结论如下:
(1)先后以巯基乙酸(TGA)和谷胱甘肽(GSH)为稳定剂，分别用水热法和微波法制备ZnSe QDs，优化合成条件，对其结构进行表征;并通过BSA对微波优化合成的ZnSe/GSH QDs进行交联修饰。结果表明，采用GSH水热合成的ZnSe QDs荧光性能和稳定性优于TGA合成的ZnSe QDs;微波合成的ZnSe/GSH QDs优于水热合成的量子点。在前驱体溶液pH10.5、95℃下加热回流60min、反应物摩尔比GSH∶Zn∶Se=1.6∶1∶0.1优化条件下，微波反应得到的ZnSe/GSH QDs，荧光量子产率可达到42％左右，荧光发射峰半峰宽为25nm，粒径约为2-3nm，其表面具有羟基与羧基两种官能团。BSA交联修饰的ZnSe/GSH QDs荧光强度增大，形成了QDs-BSA复合荧光探针体系。
(2)用紫外可见吸收光谱、荧光光谱、圆二色谱和等温滴定微量热研究量子点和BSA之间的相互作用，同时计算它们之间结合的热力学常数、结合位点数、结合分子间的距离。结果表明，ZnSe QDs对BSA荧光强度的减小是形成一种不发荧光的复合物的静态猝灭过程。三种QDs与BSA的结合常数K从大到小顺序依次为ZnSe/TGA QDs、CdSe/L-cysteine QDs、ZnSe/GSH QDs，其主要原因就是表面基团的不同。ZnSe/GSHQDs和BSA的相互作用是一种焓熵共同驱动过程，静电作用和氢键是它们之间主要的作用力，而离子强度和pH值也会影响其相互作用。
(3)将ZnSe QDs分别进行避光、紫外和白炽灯光照作用，用紫外吸收光谱、荧光发射光谱、等离子体发射光谱和高分辨率透射电镜、X射线衍射、红外光谱考察了光作用对ZnSe QDs结构和性能的影响。结果表明，光照作用下ZnSe QDs的物理尺寸和元素含量发生了变化，但ZnSe QDs的晶形结构未见明显变化。和避光ZnSe/GSH QDs相比，紫外光照ZnSe/GSH QDs的球形度、尺寸分布和分散性均较好，但也有少量团聚现象。紫外光照的ZnSe/GSH QDs中S元素的含量相对较多。光作用对QDs中O-H键的伸缩振动特征峰影响较大，对其它键的影响很小，可能光照导致ZnSe/GSH QDs表面的-SH基团和-OH基团产生了化学键合作用。综合比较，紫外光对ZnSe/GSH QDs物理和化学性能的影响要大于白炽灯光和避光条件。
(4)用荧光光谱法、圆二色谱法和红外光谱法等技术研究不同类型光作用后ZnSe/GSH QDs和BSA的相互作用，同时计算了结合的热力学常数、结合位点数。结果表明，三种光作用QDs对BSA的荧光猝灭机理均为静态猝灭，结合常数K大小顺序依次为紫外光QDs、白炽光QDs、避光QDs。紫外光作用的ZnSe/GSH和ZnSe/TGAQDs与BSA结合的热力学参数△H＜0，△S＜0，表明其主要作用力为氢键和范德华力;避光和白炽灯光QDs与BSA结合的△H＜0和△S＞0，其结合反应以静电作用力为主，疏水作用和配位作用为辅。光作用改变了QDs的表面配体结构，间接作用于QDs对BSA构象的影响程度，紫外光照QDs对BSA构象影响较大。QDs对BSA构象的影响，主要是BSA的酰胺带及氨基酸残基发生变化，BSA的主链结构仍然以α螺旋为主。
(5)用计算机分子对接模拟法研究了三种不同表面包被的QDs与BSA相互作用的空间结合方式和结合位点和结合强度。结果表明，三种表面包被的QDs均可与BSA分子表面处结合，有多个结合位点，但作用力类型和强度不同。巯基乙酸包被的QDs结合的作用力类型主要是极性作用力，包括氢键和范德华力，结合强度较弱。L-半胱氨酸包被的QDs主要通过氢键和疏水力结合，结合强度较强。谷胱甘肽包被的QDs大部分通过氢键相结合，结合强度很强。在这几种表面包被的QDs中，谷胱甘肽包被的QDs与BSA作用的强度最大，L-半胱氨酸包被的QDs与BSA的作用次之，巯基乙酸包被的QDs与BSA作用最小。分子模拟结果与光谱分析结果基本一致。