سنتز نانوذرات کوانتومی CdSe/ZnS پوشیده‌شده با مرکاپتوپروپیونیک‌اسید و بررسی اثر خاموش‌سازی رنگ‌های آزو روی آنها

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 گروه بیوشیمی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 گروه بیوتکنولوژی، دانشکده علوم، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 گروه میکروبیولوژی، دانشکده زیست‌شناسی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده
خصوصیات منحصربه‌فرد و وابسته به اندازه نانوذرات کوانتومی از جمله گستره وسیع طیف‌های جذبی، طیف نشری تیز و باریک و متناسب با اندازه نانوذره، بهره کوانتومی زیاد و ضریب جذب مولی بسیار زیاد منجر به این شده است که امروزه نانوبلورهای نیمه‌هادی نقاط کوانتومی به‌عنوان برچسب‌های فلورسانسی مناسبی در حوزه‌های مختلف فیزیک، شیمی و زیست‌شناسی استفاده گسترده‌ای پیدا کنند. در این مطالعه در ابتدا نانوذرات کوانتومی CdSe/ZnS پوشیده‌شده با لیگاند سطحی اولئیل‌آمین با روش سنتز تزریق در دمای بالا تحت شرایط خلا و جریان نیتروژن پایدار در دمای °C۳۲۰ سنتز شد. در ادامه به‌منظور بررسی اثر خاموش‌سازی رنگ‌های گروه آزو که از پرکابردترین و سرطان‌زاترین رنگ‌های شیمیایی مورد استفاده در صنایع مختلف هستند روی نشر این نانوذرات، به‌منظور سازش‌پذیری نانوذرات با محیط‌های آبی از تکنیک جایگزینی لیگاند سطحی مرکاپتوپروپیونیک‌اسید به‌عنوان یک لیگاند هیدروفیل مناسب در سطح نانوذرات استفاده شد. پس از تایید سنتز درست نانوذرات CdSe/ZnS توسط میکروسکوپ الکترونی عبوری (TEM) و استفاده از پیک‌های نمونه استاندارد مربوط به هسته و پوسته نانوذرات سنتزشده در طیف‌سنجی پراش پرتوی ایکس (XRD)، نتایج حاصل از مطالعات نشان داد که رنگ مونوآزوی متیل‌رد به‌دلیل هم‌پوشانی طیف جذبی‌ که با طیف نشری این نانوذرات دارد با کارآیی بسیار خوبی منجر به خاموش‌سازی نشر این نانوذرات می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Algar WR, Tavares AJ, Krull UJ. Beyond labels: (2010) A review of the application of quantum dots as integrated components of assays, bioprobes, and biosensors utilizing optical transduction. Anal Chim Acta. 2010;673(1):1-25. [Link] [DOI:10.1016/j.aca.2010.05.026]
Bonilla JC, Bozkurt F, Ansari S, Sozer N, Kokini JL. Applications of quantum dots in food science and biology. Trends Food Sci Technol. 2016;53:75-89. [Link] [DOI:10.1016/j.tifs.2016.04.006]
Algar WR, Krull UJ. Quantum dots as donors in fluorescence resonance energy transfer for the bioanalysis of nucleic acids, proteins, and other biological molecules. Anal Bioanal Chem. 2008;391(5):1609-18. [Link] [DOI:10.1007/s00216-007-1703-3]
Medintz IL, Uyeda HT, Goldman ER, Mattoussi H. Quantum dot bioconjugates for imaging, labelling and sensing. Nat Mater. 2005;4:435-46. [Link] [DOI:10.1038/nmat1390]
Martín-Palma RJ, Manso M, Torres-Costa V. Optical biosensors based on semiconductor nanostructures. Sensors. 2009;9(7):5149-72. [Link] [DOI:10.3390/s90705149]
Zhao C, Bai Z, Liu X, Zhang Y, Zou B, Zhong H. Small GSH-Capped CuInS2 quantum Dots: MPA-assisted aqueous phase transfer and bioimaging applications. ACS Appl Mater Interfaces. 2015;7(32):17623-9. [Link] [DOI:10.1021/acsami.5b05503]
Galian RE, De la Guardia M. The use of quantum dots in organic chemistry. Trends Anal Chem. 2009;28(3):279-91. [Link] [DOI:10.1016/j.trac.2008.12.001]
Gromova YA, Orlova AO, Maslov VG, Fedorov AV, Baranov AV. Fluorescence energy transfer in quantum dot/azo dye complexes in polymer track membranes. Nanoscale Res Lett. 2013;8(452):1-6. [Link] [DOI:10.1186/1556-276X-8-452]
Hussain SA. An introduction to fluorescence resonance energy transfer (FRET). arXiv Prepr. 2009;1815:1-4. [Link]
Lin H, Xie P, Liu Y, Zhou X, Li B. Tuning luminescence and reducing reabsorption of CdSe quantum disks for luminescent solar concentrators. Nanotechnology. 2015;26(33):335401. [Link] [DOI:10.1088/0957-4484/26/33/335401]
Gao X, Zhuo N, Liao C, Xiao L, Wang H, Cui Y, et al. Industrial fabrication of Mn-doped CdS/ZnS core/shell nanocrystals for white-light-emitting diodes. Opt Mater Expr. 2015;5(10):2164-73. [Link] [DOI:10.1364/OME.5.002164]
Chang S, Zhang X, Wang Z, Han D, Tang J, Bai Z, et al. Alcohol-soluble quantum dots: enhanced solution processability and charge injection for electroluminescence devices. IEEE. 2017;23(5):1-8. [Link] [DOI:10.1109/JSTQE.2017.2688706]
Bai Z, Ji W, Han D, Chen L, Chen B, Shen H, et al. Hydroxyl-terminated CuInS2 based quantum dots: toward efficient and bright light emitting diodes. Chem Mat. 2016;28(4):1085-91. [Link] [DOI:10.1021/acs.chemmater.5b04480]
Chen BY. Understanding decolorization characteristics of reactive azo dyes by Pseudomonas luteola: toxicity and kinetics. Process Biochem. 2002;38(3):437-46. [Link] [DOI:10.1016/S0032-9592(02)00151-6]
Novotný C, Dias N, Kapanen A, Malachová K, Vándrovcová M, Itävaara M, et al. Comparative use of bacterial, algal and protozoan tests to study toxicity of azo- and anthraquinone dyes. Chemosphere. 2006;63(9):1436-42. [Link] [DOI:10.1016/j.chemosphere.2005.10.002]
Chung KT. Azo dyes and human health: a review. J Environ Sci Health C Environ Carcinog Ecotoxicol Rev. 2016;34(4):233-261. [Link] [DOI:10.1080/10590501.2016.1236602]
Punzi M, Anbalagan A, Aragão Börner R, Svensson BM, Jonstrup M, Mattiasson B. Degradation of a textile azo dye using biological treatment followed by photo-Fenton oxidation: evaluation of toxicity and microbial community structure. Chem Eng J. 2015;270:290-9. [Link] [DOI:10.1016/j.cej.2015.02.042]
Saranraj P. Bacterial biodegradation and decolourization of toxic textile azo dyes. Afr J Microbiol Res. 2013;7(30):3885-90. [Link]
Jamieson T, Bakhshi R, Petrova D, Pocock R, Imani M, Seifalian AM. Biological applications of quantum dots. Biomaterials. 2007;28(31):4717-32. [Link] [DOI:10.1016/j.biomaterials.2007.07.014]
Azzazy HM, Mansour MM, Kazmierczak SC. From diagnostics to therapy : prospects of quantum dots. Clin Biochem. 2007;40(13-14):917-27. [Link] [DOI:10.1016/j.clinbiochem.2007.05.018]
Chen G, Song F, Xiong X, Peng X. Fluorescent nanosensors based on fluorescence resonance energy transfer (FRET). Ind Eng Chem Res. 2013;52(33):11228-45. [Link] [DOI:10.1021/ie303485n]
Pong BK, Trout BL, Lee JY. Modified ligand-exchange for efficient solubilization of CdSe/ZnS quantum dots in water : a procedure guided by computational studies. Langmuir. 2008;24(10):5270-6. [Link] [DOI:10.1021/la703431j]
Rojas-Cervellera V, Raich L, Akola J, Rovira C. The molecular mechanism of the ligand exchange reaction of an antibody against a glutathione-coated gold cluster. Nanoscale. 2017;9(9):3121-27. [Link] [DOI:10.1039/C6NR08498B]
Zhang Y, Clapp A. Overview of stabilizing ligands for biocompatible quantum dot nanocrystals. Sensors (Basel). 2011;11(12):11036-55. [Link] [DOI:10.3390/s111211036]
Resch-Genger U, Grabolle M, Cavaliere-Jaricot S, Nitschke R, Nann T. Quantum dots versus organic dyes as fluorescent labels. Nat Methods. 2008;5(9):763-75. [Link] [DOI:10.1038/nmeth.1248]
Li JJ, Wang YA, Guo W, Keay JC, Mishima TD, Johnson MB, Peng X. Large-scale synthesis of nearly monodisperse CdSe/CdS core/shell nanocrystals using air-stable reagents via successive ion layer adsorption and reaction. J Am Chem Soc. 2003;125(41):12567-75. [Link] [DOI:10.1021/ja0363563]