1. 研究目的与意义
目的：制备功能化硅量子点纳米材料，探索其和完整植物细胞（具有细胞壁）之间作用机理；利用硅量子点为荧光探针，追踪分析基因转染表达过程的机理,为植物转基因研究提供新手段。
意义：目前纳米生物技术的应用主要集中在医学和动物实验上，而应用在植物学上研究报道甚少。利用量子点作为荧光探针标记植物细胞生长发育。量子点作为半导体荧光纳米颗粒，具有荧光发射波长可调、激发光谱宽而连续、荧光量子产率高、且可以经受多次激发，实现一元激发多元发射，进行不同靶向目标的多色标记。人们可以利用量子点对植物细胞进行动态标记，追踪其动力学过程，从而为阐明细胞生长发育的调控规律提供直观依据，并研究靶分子在细胞内生物功能的实现情况，为信号传导的分子机制提供线索，以及应用多色量子点进行多组分的同时监测，为植物细胞相干性研究提供参考。另外，量子点不仅可以作为载体将特定基因导入细胞中，而且还可以作为生物标记跟踪分析基因转染过程，为植物转基因机理研究提供重要信息。
虽然e. exteberria等报道植物细胞可以通过内吞作用摄入cdse/zns量子点，同时导入荧光小分子[25]，但cds或cdse等量子点材料会分解释放有毒重金属离子cd2 ，其将结合线粒体蛋白质内巯基使蛋白失活。适当的表面包裹能够降低材料的毒性作用，但其表面涂层降解后的潜在生物毒性也不容忽视。同时商业化常用的二氧化硅或peg包裹的量子点粒径过大（~30nm），大大降低粒子穿越植物细胞壁空隙（20~40nm）的几率。但硅具有生物惰性，可以在细胞内存在，而且在生物体内会逐渐氧化降解，不会发生富集现象。硅纳米材料的合成及表面修饰方法多样化，可以根据需要对纳米颗粒大小、荧光以及表面性质加以调控[26-31]。本课题拟制备硅量子点（siqds）以代替传统含镉量子点，最终构建以siqds为载体的介导外源分子进入完整植物细胞的非侵入转基因方法，以突破现有植物转基因技术的局限，给植物细胞的转基因研究提供新手段。
2. 国内外研究现状分析
比较前沿，国内研究比较少，主要是国外~~~~~
3. 研究的基本内容与计划
1．siqds制备：硅纳米材料制备方法主要有电化学腐蚀法、气相沉积法等。电化学腐蚀法无需苛刻条件、特殊设备和繁琐步骤，其详细方法为：首先将不同掺杂的单晶硅，置于电解池阳极，控制电解条件（如电流密度、电解液成分和电解时间），制备具有不同多孔纳米结构的多孔硅。接着利用超声或电抛光将多孔硅层磨碎释放到乙醇溶液中。尤其利用含金属多氧酸的电解液（hpom），可以得到高度分散、尺寸均一的siqds。我们还可以通过改变电解条件，进一步加以调控siqds的颗粒大小和荧光性质。
2. siqds表面功能化修饰：① 湿化学方法：有机物如烯、炔、醇、醛、羧酸、酰氯、重氮化合物、烷基铜锂、格利亚试剂等在电场、光照、微波、紫外光辐射、催化剂等条件下均可在其表面嫁接，其连接方式可以为si-c键、si-n键、si-o-c键。课题拟采取湿化学法制备oh-siqds、十一烯酸-siqds（cooh-siqds）、聚乙烯亚胺-siqds（pei-siqds）、聚酰胺-胺-siqds (pamam-siqds)、氨基硅烷偶联剂-siqds(aptes-siqds)；
② 等离子体表面处理法：等离子体中基本粒子的能量范围为：电子（0~20ev），离子（0~2ev），亚稳态粒子（0~20ev），紫外光/可见光（3~40ev）。这些粒子的能量高于si-h的键能（~4ev），足以引起si-h键的断裂，并使其和外来的气体或单体在等离子体作用下发生反应。课题拟采取等离子体表面处理法制备nh2-siqds、oh-siqds、ch3-siqds；
4. 研究创新点
量子点最大的优点是它比传统的有机染料有更宽的吸收波长范围（从紫外光、可见光到红外光）和更窄的发射波长范围（是有机染料发射光谱的1/3）。
