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熒光量子點的生物效應(yīng)
發(fā)布時間：2018-8-10熒光量子點的生物效應(yīng)
量子點作為熒光標(biāo)記物，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生物領(lǐng)域的各個方面——蛋白標(biāo)記、免疫熒光、活細(xì)胞示蹤、生物醫(yī)學(xué)成像成像、病原微生物檢測、生物傳感器等。
生物醫(yī)學(xué)成像又可分為兩類：1）體外成像(invitro )，即在受控和人造的環(huán)境中對器官、組織、細(xì)胞核生物分子的成像；2）活體內(nèi)成像(invivo )，即對活的有機體內(nèi)的生物分子、組織、器官等進行的成像。
體外成像：利用生物素化的抗人免疫球蛋白抗體（anit-humanIgG-biotin）和修飾有鏈霉親和素的量子點標(biāo)記各種不同的生物靶標(biāo)，如乳*癌標(biāo)記蛋白、肌動蛋白、微管纖維和核抗原等。用不同發(fā)射波長的量子點同事標(biāo)記IgG和亮滅親和素，同時檢測同類細(xì)胞內(nèi)的兩種物質(zhì)。相比于有機染料，量子點熒光探針更加適用于細(xì)胞染色，尤其是多重目標(biāo)上的檢測。量子點的標(biāo)記對細(xì)胞的增殖和分化沒有干涉作用，適用于長期跟蹤標(biāo)記多種蛋白質(zhì)和活體細(xì)胞。
量子點在活體內(nèi)成像可具體分為四類：量子點生物分布；活體內(nèi)血管成像；活體內(nèi)示蹤成像；活體腫瘤成像。與體外成像相比，可見光在生物體內(nèi)的穿透性很差，大多數(shù)成像所用光信號在穿透生物體時都會衰減。然而，近紅外光（650-900nm波長范圍）卻極少被生物體內(nèi)背景所吸收。因此，可以發(fā)出近紅外光的量子點非常適合用于活體內(nèi)成像。
量子點的生物分布和清除是量子點活體內(nèi)染色的研究重點之一。已有研究表明，QD材料粒徑的大小、表面修飾的不同、暴露時間及濃度的不同、細(xì)胞攝入量的多少以及外界環(huán)境的變化均會導(dǎo)致其毒性的改變。有研究表明，在量子點劑量為0.1mg/ml時，不同粒徑（熒光發(fā)射波長分別為520nm、570和640nm）的CdSe/ZnS量子點對細(xì)胞的影響不同，粒徑越小對細(xì)胞活性的影響越大，小粒徑的顆粒更容易引起細(xì)胞變化。帶正電荷（氨基）和帶負(fù)電荷（羧基）的量子點均有不同程度的引起細(xì)胞核形態(tài)的改變和細(xì)胞代謝活性的下降；研究表明，表面含-COOH的量子點表現(xiàn)出高毒性，而其他表面修飾如：-NH2、-OH、-OH/COOH和-NH2/OH則表現(xiàn)出低毒或無毒。量子點在體內(nèi)器官中主要分布在肝臟內(nèi)，6nm的量子點是腎臟清除的臨界尺寸之下。
（量子點引發(fā)細(xì)胞死亡的作用機理）
QD對活體血管的成像是量子點成像的zui成功的應(yīng)用，主要是心血管和淋巴系統(tǒng)。近紅外熒光量子點能很好區(qū)分開背景熒光，改善深度成像效果，其中755nm熒光量子點的標(biāo)記能清除顯示整個雞胚胎血管系統(tǒng)?；铙w內(nèi)細(xì)胞的標(biāo)記可以檢查原始細(xì)胞和其增殖細(xì)胞。
量子點對腫瘤的成像標(biāo)記、診斷及光動力治療。腫瘤具有很強的滲透性和保留性，可以在其內(nèi)部積聚納米粒子，通過熒光顯微鏡清晰地觀測到腫瘤區(qū)域的血管系統(tǒng)，可以有效的對腫瘤進行檢測和診斷。
（腫瘤組織的ERP效應(yīng)）
腫瘤的光動力治療是指借助光敏劑進入患者體內(nèi)后，被腫瘤等細(xì)胞選擇性吸收，并儲存于內(nèi)部，隨后在適當(dāng)波長局部照射，因光敏劑被激發(fā)，產(chǎn)生光敏化效應(yīng)而產(chǎn)生活性氧等物質(zhì)，可以致使生物大分子等光氧化失活，因而可以使細(xì)胞器損傷而破壞目標(biāo)組織以達(dá)到治療目的的方法。在光動力治療中，由于腫瘤細(xì)胞等在人體內(nèi)的深淺不一，使得傳統(tǒng)光敏劑的應(yīng)用受到一定的限制，而量子點由于其尺寸效應(yīng)，使其吸收光譜能夠被調(diào)節(jié)因而可匹配深淺不同的腫瘤的需要。量子點光敏劑與抗癌細(xì)胞特異性抗體結(jié)合后能特異識別并殺死癌細(xì)胞?？贵w結(jié)合的量子點與癌細(xì)胞結(jié)合后獲得紫外線或紅外線能量(由雙光子激發(fā))，并利用該過程生成的活性氧啟動細(xì)胞凋亡或程序性細(xì)胞死亡。
應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的量子點都需具有良好的生物相容性和穩(wěn)定性，常用的有表面功能化的量子點（羧基化、氨基化、無機包覆和蛋白改性等）。
表面羧基化/氨基化水溶性量子點是使用聚合物（常見的是巰基聚乙二醇）對油溶性量子點的表面改性而得到，可以均勻的分散于水溶液中，表面羧基具有生物活性，通過偶聯(lián)生物分子（蛋白、抗體、核酸等）可以作為一種新型的熒光探針應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)檢測領(lǐng)域。
鏈霉親和素修飾的量子點可應(yīng)用于顯微成像、蛋白印跡、流式細(xì)胞技術(shù)及動態(tài)示蹤。是由鏈霉親和素與帶官能團的活性量子點共價偶聯(lián)得到。SA與Biotin有高度的親和力與特異性，利用生物素-親和素系統(tǒng)，將量子點標(biāo)記的鏈霉親和素與生物素化的蛋白結(jié)合，就可把量子點標(biāo)記到細(xì)胞、核酸、蛋白質(zhì)上進行示蹤檢測及功能研究，為量子點的應(yīng)用提供一種通用的標(biāo)記物。
BSA修飾的量子點生物相容性和熒光穩(wěn)定性良好，表面具有生物活性和兼容性，更易進一步進行表面修飾，可用于熒光標(biāo)記和藥物傳輸。以BSA為模板合成水溶CdSe量子點，使得材料既具有熒光性質(zhì)，又具備蛋白等分子功能。
西安凱新生物科技有限公司提供的熒光量子點包括有水溶性和脂溶的CdSe-ZnS、CdS-ZnS、InP-ZnS、ZnSe/ZnS的熒光量子點，表面可以修飾十八胺，油酸，氨基、羧基、PEG、alkyl
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