1、CdSe 量子点与蛋白质 BSA 的结合作用刘伟 1，周群芳 1，穆庆鑫 2，闫兵 2，江桂斌 1*1 中国科学院生态环境研究中心，环境化学与生态毒理学国家重点实验室，北京，1000852 山东大学化学院，山东，济南，250100*Email：目的：量子点是一种荧光半导体纳米晶，与有机荧光染料相比，它具有以下优点：1）激发光谱宽，可被紫外-可见-红外光激发；2）用不同的激发光可激发出同一荧光； 3）发射光谱的半峰宽窄，在 20-40nm 范围内；4）荧光寿命长；5）量子产率高。量子点特殊的荧光性质，使其在生物标记、体内成像、药物示踪等领域得到了研究者的高度关注。目前，量子点在生物、医药领域的研
2、究已经比较深入，量子点连接到生物可识别分子如多肽、抗体、核酸或小分子配体上作为荧光探针已经得到应用。CdSe 是一种常见的量子点，由于含有有毒重金属 Cd，CdSe 的毒性效应也备受关注。在量子点的应用过程中，量子点接触到各种生物分子，其中蛋白质是生物体内重要的分子之一，量子点与蛋白质之间的相互作用，是量子点生物毒性的一个重要方面，理解这种作用对研究量子点的毒性机理及量子点的生物应用起到重要的推动作用。方法：本文利用分子荧光光谱（FL） 、园二色谱（CD）和石英晶体微量天平（QCM）技术研究了 CdSe 量子点对牛血清白蛋白（ BSA）的荧光特性、二级结构的影响以及两者之间的结合作用。结果：实
3、验结果表明，将量子点加入到 BSA 溶液中后，BSA 荧光强度降低（图 1） 。BSA在 280nm 处的紫外吸收峰从 281nm 移至 289nm（图 1） ，说明 BSA 内腔结构中的荧光团暴露到溶剂中。圆二色谱的结果（表 1）证明，BSA 二级结构中的 螺旋结构从 27.00%逐渐降低至 21.80%,折叠结构从 38.40%逐渐降低至 23.60%， 转角结构从 8.30%逐渐增加至20.10%，无规卷曲结构从 26.3%逐渐增加至 34.4%。说明 BSA 的螺旋和折叠结构变得松散或被打开，变为无规则结构，包裹在这些螺旋结构中的荧光发色团（酪氨酸残基,色氨酸残基等）就会暴露在溶剂中，
4、造成 BSA 吸收峰的红移。从 QCM 的结果（图 2）可以看到，在固定了一层 BSA 的石英晶片上注入低浓度（0.125mol/L）的量子点溶液时，晶片振动频率产生了差值，说明量子点和 BSA 发生了部分不可逆的结合作用。在加入较高浓度（0.25mol/L）的量子点时，结合在蛋白质上的量子点只有第一次结合量的 1/2 左右，说明蛋白质结合位点已经达到饱和。结论：CdSe 量子点可以与 BSA 发生不可逆的结合作用，造成 BSA 荧光的猝灭和二级结构的松散。关键词：CdSe 量子点，BSA，结合作用wavelngh /m202024026028030320fluorescn itesiy102
5、0304050 1623456128824.68729图 1. 量子点浓度对 BSA 荧光激发峰的影响。1.BSA; 2.BSA+12.5pmol QD; 3.BSA+25pmol QD; 4.BSA+50pmol QD; 5.BSA+75pmol QD; 6.BSA+100pmol QD.time(s)024068012014601820change ifrquency(Hz)-60-40-2000.125umol/L QDs0.25umol/L QDs图 2. BSA 与量子点结合的 QCM 谱图表 1. BSA 中加入量子点后二级结构的变化A B C D EHelix: 27.00% 24.80% 24.20% 21.20% 21.80%Beta: 38.40% 33.10% 32.20% 22.90% 23.60%Turn: 8.30% 12.90% 18.20% 22.20% 20.10%Random: 26.30% 29.20% 25.50% 33.70% 34.40%Total: 100.00% 100.00% 100.00% 100.00% 100.00%RMS: 6.061 6.458 11.242 10.77 9.648注：A，B，C，D，E 分别为加入 0，12.5，25，50，100mol/mL 量子点。
