量子点在生物医药中的应用及进展

量子点在纳米医学中的应用及进展洪特嘉2140450量子森林复色量子点量子点纳米管量子点纳米晶体QuantumDots(QDs)量子点:量子点三个维度的尺寸都在100纳米(nm)以下，外观恰似一极小的点状物。也叫人造原子。石墨烯半导体量子点1量子点感光元件石墨烯半导体量子点2量子点半导体目录前言量子点基本特性量子点制备量子点在纳米医学方面的应用前景展望1998年以来，量子点制备技术不断提高，量子点已逐渐应用于生物医学领域。80年代，生物学家已经对量子点产生了浓厚的兴趣，但由于其荧光量子产率低，工作集中在研究量子点的基本特性方面；70年代，量子点由于其独特的光学特性，其应用主要集中在电子和光学方面；前言1998年，Nie等人报道了工作波长为1.06μm的量子点共振腔雪崩光电二极管；2000年，Borri等人报道了量子点光发大器中的超快增益响应；2000年，Koike等报道了量子点异质结场效应晶体管；2000年，Pan等人报道了量子点光伏型红外探测器；2000年，Deppe等人报道了量子点微腔光探测器中的模式耦合现象；2000年，Maximov等人报道了1.3μm量子点共振垂直腔增强器件；2000年，Benjamin在Science上报道了利用量子点单光子发射实现加密通信；2001年，Petroff等人提出了量子点信息存储器件;2005年X.Michalet等在Science中综述了目前量子点的合成、溶解和功能实现的机理以及量子点在细胞生物学和动物生物学中的应用。各种不同类型的量子点量子点的基本特性量子点（ｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ，ＱＤｓ）是具有量子尺寸效应的半导体纳米晶体，主要由ⅡB-ⅥA(如CdSe，CdTe，ZnSe等)，ⅢA-ⅤA(如InAs，InP等)组成，具有独特的光学和电学特性。量子点独特的光学特性及其优越性1•量子点具有连续而宽的激发光谱和可调谐的发射波长2•量子点具有较大的Stokes位移和狭窄对称的荧光谱峰3•量子点抗光漂白能力强4•量子点的荧光寿命较长5•量子点生物相容性良好特异性生物分子与量子点结合方式疏水作用共价连接静电作用螯合配位量子点制备金属有机合成有效阻止干扰离子作用、晶型完善、光学稳定性高水溶性和生物相容性较差水相合成水溶性和生物相容性好、合成简单、可批量制备粒径不均匀、半峰宽较宽、量子效率不高量子点在纳米医学方面的应用疾病研究生物芯片荧光探针药物靶向活体和组织成像光动力治疗生物芯片生物芯片技术在基因型的检测上具有高通量、快速、方便及试剂用量少的优点。当玻片上的DNA与QDs偶联的DNA互补时，可以观察到QDs荧光出现在玻片上，不互补的则观察不到荧光信号，从而能实现高通量、快速检测DNA。生物芯片示意图荧光探针根据具体需求可对量子点进行表面修饰从而形成量子点荧光探针将QD700（荧光发射波长为700nm的量子点）偶联叶酸（FA）制得QD700-FA探针，从而使QD700能够特异结合到高度表达FA受体的肿瘤细胞表面。国家自然科学基金项目药物靶向活体和组织成像Ag2S量子点动态示踪了肿瘤新生血管的生成光动力治疗量子点用于活病毒标记，为进一步在细胞亚细胞层级揭示病毒侵染宿主细胞机制并对相关疾病的预防控制及治疗提供有力帮助。疾病研究前景展望QDs在生物分析与医学诊断领域的发展仅仅十几个年头，研究对象涉及离子、亚分子、分子、细胞、组织、胚胎、个体等从微观到宏观的各个层次。但QDs并不是完美的工具，在其应用的过程中仍然有很多不足之处。比如单分子检测时的“光闪烁”现象、长时间照射出现的“光变亮”效应、毒性、空间的位阻效应和QDs表面修饰等都是亟待解决的课题。因此，尽可能选用生物相容性好，非特异吸附性少的修饰试剂来对QDs进行化学修饰，从而尽可能减少它的毒性危害将是今后QDs应用领域的重点研究方向。随着研究的不断深入，相信人们对QDs的性质会有更多、更深刻的认识，QDs的合成和制备技术也会有更大程度的改善和提高，QDs在生命科学研究中的作用必将会越来越大。Thankforyourattention!Thankforyourattention!Thankforyourattention!Thanksforyourattention!