实验方案(Protocols)

CdSe/ZnS 量子点:操作、稀释与成像方案

CdSe/ZnS Quantum Dots is 一种核壳型胶体纳米晶体,由硒化镉发光核与硫化锌钝化壳层组成,具有窄带宽、尺寸可调的荧光特性,非常适合生物成像、生物传感及单粒子追踪等应用。

核/壳层组成
硒化镉(CdSe)核,硫化锌(ZnS)钝化壳层
发射波长可调范围
根据核尺寸不同,发射波长可在可见光至近红外光谱范围内调节
荧光量子产率
由于ZnS壳层钝化,量子产率通常较高(具体数值请参阅产品批次质检报告CoA)
建议储存条件
于2–8°C避光保存,避免反复冻融
溶剂兼容性
通常分散于有机溶剂(如甲苯、正己烷)中;若经表面功能化处理则可分散于水性缓冲液中
产品编号
C139731

材料与安全注意事项

实验前,请准备以下材料:CdSe/ZnS量子点(产品编号C139731)、适当的有机溶剂或水性缓冲液(取决于表面配体类型)、用于验证发射光谱的紫外灯或荧光分光光度计、微量离心管(棕色或铝箔包裹)、丁腈手套、实验服及护目镜。

安全提示:CdSe/ZnS量子点含有镉(一种有毒重金属)及硒化合物。操作时须严格遵守所在机构的化学品安全规定,全程佩戴适当的个人防护装备(PPE)。所有废弃物(包括用过的吸头、离心管及溶剂废液)须作为危险重金属废物,依据当地法规进行处置。使用前请查阅产品C139731的安全数据表(SDS)。避免吸入气溶胶或粉尘,使用有机溶剂时须在通风良好的区域或通风橱中操作。

储备液制备与稀释

步骤1 – 检查储备液:打开量子点储备液瓶前,先使其恢复至室温。轻柔涡旋或超声处理(水浴超声,30–60秒)以确保均匀分散。请勿使用探针超声,以免损伤ZnS壳层。

步骤2 – 确定浓度:使用紫外-可见分光光度计在第一激子吸收峰处测量吸光度,利用产品质检报告(CoA)中提供的摩尔消光系数,通过比尔-朗伯定律(A = ε·c·l)计算摩尔浓度。注意:请从CoA中核实批次特定消光系数,勿假设通用值。

步骤3 – 制备工作浓度稀释液:将储备液用适当溶剂稀释(疏水性量子点用甲苯;经表面功能化的水溶性量子点用PBS或HEPES缓冲液)至所需工作浓度。成像应用的典型工作浓度为1–100 nM,但应根据具体实验进行优化。用移液枪轻柔混匀,避免剧烈涡旋稀释液。

步骤4 – 过滤(如需):用于细胞成像时,使用前将水性量子点溶液通过0.22 µm注射式过滤器过滤以去除聚集体。

荧光成像设置与图像采集

激发光源:CdSe/ZnS量子点可在低于其发射峰的宽波长范围内被激发。选择激发光源(激光线或带通滤光片滤波光源)时,激发波长应至少比发射峰低20–30 nm,以减少光谱串扰。常用激发波长包括405 nm、445 nm或488 nm激光线(具体取决于发射颜色)。

发射滤光片选择:选择以量子点发射峰为中心的带通发射滤光片(请参阅CoA中批次特定的发射光谱)。CdSe/ZnS量子点的窄半高宽(FWHM,通常为20–40 nm)使多色成像时光谱重叠极小,适合多通道复用成像。

采集设置:从低激发功率开始以减少光漂白,然后优化曝光时间和探测器增益。量子点存在闪烁现象(荧光间歇性);进行单粒子追踪时,应使用短曝光时间(≤100 ms)和高帧率。集合成像时,时间平均采集可减少闪烁的可见影响。

对照设置:始终设置不含量子点的阴性对照,并在适用情况下设置已知标记的阳性对照,以验证信号特异性。

储存、稳定性与故障排查

储存:将CdSe/ZnS量子点储备液于2–8°C避光保存,瓶盖拧紧以防溶剂挥发和氧化。除非产品说明书确认可冷冻保存,否则不应冷冻。避免长时间暴露于紫外线或环境光下,以防表面配体光氧化和量子产率下降。

常见问题及解决方法:

  • 聚集:若出现聚集(可见浑浊或发射峰红移、展宽),应短暂水浴超声样品并重新过0.22 µm滤膜。检查溶剂兼容性和缓冲液离子强度。
  • 亮度降低:可能提示光氧化、配体脱落或储备液降解。验证储存条件并检查批次有效期。与参考吸收光谱比对,激子特征峰消失说明纳米粒子已降解。
  • 高背景荧光:确保所有塑料耗材和缓冲液中不含荧光污染物。使用棕色离心管,样品制备过程中尽量减少环境光照射。
  • 单粒子实验中的闪烁伪影:使用短时间采集窗口,并考虑采集后应用闪烁分析算法进行数据处理。

常见问题

CdSe/ZnS量子点与哪些溶剂兼容?

溶剂兼容性取决于表面配体类型。疏水性原生配体量子点(如TOPO或油胺封端)通常分散于非极性有机溶剂(如甲苯或正己烷)中。经表面功能化或聚合物包覆的产品则可分散于水性缓冲液(如PBS、HEPES)中。请始终参阅产品说明书或质检报告(CoA)以确认所供产品的具体配方。

如何在成像过程中减少光漂白和荧光闪烁?

使用达到足够信噪比所需的最低激发功率,并在采集间隔关闭快门以限制总光照量。单粒子研究中,使用短曝光时间(每帧≤100 ms)和高灵敏度探测器。水性体系中可使用除氧成像缓冲液(如含葡萄糖氧化酶/过氧化氢酶或PCA/PCD体系的缓冲液)以减少光漂白。需注意,荧光闪烁是半导体纳米晶的内在量子力学特性,只能减轻而无法完全消除。

CdSe/ZnS量子点可用于活细胞成像吗?

是的,经表面功能化(如PEG、羧基或氨基修饰)且可分散于水性缓冲液中的CdSe/ZnS量子点可用于活细胞成像。然而,由于量子点降解释放的镉离子具有细胞毒性,必须仔细评估细胞毒性。应针对每种细胞类型优化量子点浓度、孵育时间和表面化学性质,使用最低有效浓度,并通过适当的细胞活力检测(如MTT法、活/死细胞染色)验证细胞存活率。

使用前应如何表征量子点的发射特性?

使用荧光分光光度计,以适当激发波长(至少比预期发射峰低20–30 nm)记录荧光发射光谱。将发射峰波长和半高宽(FWHM)与CoA中批次特定数值进行比对。窄而对称的发射峰表明粒子质量良好。峰明显展宽或出现红移肩峰可能提示发生聚集或粒径分布不均。

参考文献

  1. Bruchez M Jr, Moronne M, Gin P, Weiss S, Alivisatos AP. Semiconductor nanocrystals as fluorescent biological labels. Science. 1998;281(5385):2013-2016. doi:10.1126/science.281.5385.2013
  2. Chan WC, Nie S. Quantum dot bioconjugates for ultrasensitive nonisotopic detection. Science. 1998;281(5385):2016-2018. doi:10.1126/science.281.5385.2016
  3. Resch-Genger U, Grabolle M, Cavaliere-Jaricot S, Nitschke R, Nann T. Quantum dots versus organic dyes as fluorescent labels. Nature Methods. 2008;5(9):763-775. doi:10.1038/nmeth.1248

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

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Da — 若无特别说明,分子量单位默认为道尔顿。   Mw — 重均分子量。   Mn — 数均分子量。

产品仅供科研与开发使用,不用于人体、动物、诊断或治疗。

引用本文

阿拉丁科学.《CdSe/ZnS 量子点:操作、稀释与成像方案》. 阿拉丁知识库,更新于 2026年10月3日。 https://www.aladdin-e.com/zh_cn/faqs/cdse-zns-quantum-dots-handling-dilution-imaging-protocol.html
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