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熒光量子點的生物效應

    量子點作為熒光標記物，已經廣泛應用于生物領域的各個方面——蛋白標記、免疫熒光、活細胞示蹤、生物醫學成像成像、病原微生物檢測、生物傳感器等。

生物醫學成像又可分為兩類：1）體外成像(invitro )，即在受控和人造的環境中對器官、組織、細胞核生物分子的成像；2）活體內成像(invivo )，即對活的有機體內的生物分子、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記各種不同的生物靶標，如乳腺癌標記蛋白、肌動蛋白、微管纖維和核抗原等。用不同發射波長的量子點同事標記IgG和亮滅親和素，同時檢測同類細胞內的兩種物質。相比于有機染料，量子點熒光探針更加適用于細胞染色，尤其是多重目標上的檢測。量子點的標記對細胞的增殖和分化沒有干涉作用，適用于長期跟蹤標記多種蛋白質和活體細胞。

量子點在活體內成像可具體分為四類：量子點生物分布；活體內血管成像；活體內示蹤成像；活體腫瘤成像。與體外成像相比，可見光在生物體內的穿透性很差，大多數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）卻極少被生物體內背景所吸收。因此，可以發出近紅外光的量子點非常適合用于活體內成像。

量子點的生物分布和清除是量子點活體內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、細胞攝入量的多少以及外界環境的變化均會導致其毒性的改變。有研究表明，在量子點劑量為0.1mg/ml時，不同粒徑（熒光發射波長分別為520nm、570和640nm）的CdSe/ZnS量子點對細胞的影響不同，粒徑越小對細胞活性的影響越大，小粒徑的顆粒更容易引起細胞變化。帶正電荷（氨基）和帶負電荷（羧基）的量子點均有不同程度的引起細胞核形態的改變和細胞代謝活性的下降；研究表明，表面含-COOH的量子點表現出高毒性，而其他表面修飾如：-NH₂、-OH、-OH/COOH和-NH₂/OH則表現出低毒或無毒。量子點在體內器官中主要分布在肝臟內，6nm的量子點是腎臟清除的臨界尺寸之下。

（量子點引發細胞死亡的作用機理）

    QD對活體血管的成像是量子點成像的最成功的應用，主要是心血管和淋巴系統。近紅外熒光量子點能很好區分開背景熒光，改善深度成像效果，其中755nm熒光量子點的標記能清除顯示整個雞胚胎血管系統。活體內細胞的標記可以檢查原始細胞和其增殖細胞。

量子點對腫瘤的成像標記、診斷及光動力治療。腫瘤具有很強的滲透性和保留性，可以在其內部積聚納米粒子，通過熒光顯微鏡清晰地觀測到腫瘤區域的血管系統，可以有效的對腫瘤進行檢測和診斷。

（腫瘤組織的ERP效應）

     腫瘤的光動力治療是指借助光敏劑進入患者體內后，被腫瘤等細胞選擇性吸收，并儲存于內部，隨后在適當波長局部照射，因光敏劑被激發，產生光敏化效應而產生活性氧等物質，可以致使生物大分子等光氧化失活，因而可以使細胞器損傷而破壞目標組織以達到治療目的的方法。在光動力治療中，由于腫瘤細胞等在人體內的深淺不一，使得傳統光敏劑的應用受到一定的限制，而量子點由于其尺寸效應，使其吸收光譜能夠被調節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胞特異性抗體結合后能特異識別并殺死癌細胞。抗體結合的量子點與癌細胞結合后獲得紫外線或紅外線能量(由雙光子激發)，并利用該過程生成的活性氧啟動細胞凋亡或程序性細胞死亡。

    應用于生物醫學的量子點都需具有良好的生物相容性和穩定性，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用于生物醫學檢測領域。

鏈霉親和素修飾的量子點可應用于顯微成像、蛋白印跡、流式細胞技術及動態示蹤。是由鏈霉親和素與帶官能團的活性量子點共價偶聯得到。SA與Biotin有高度的親和力與特異性，利用生物素-親和素系統，將量子點標記的鏈霉親和素與生物素化的蛋白結合，就可把量子點標記到細胞、核酸、蛋白質上進行示蹤檢測及功能研究，為量子點的應用提供一種通用的標記物。

BSA修飾的量子點生物相容性和熒光穩定性良好，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，又具備蛋白等分子功能。

西安瑞禧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

Fluorescent Quantum Dots 

熒光量子點

Fluorescent Nanocrystals  

熒光納米晶

CdSe-ZnS quantum dots  

硒化鎘-硫化鋅量子點

CdS-ZnS quantum dots

硫化鎘-硫化鋅熒光量子點

InP-ZnS quantum dots

磷化銦-硫化鋅熒光量子點

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硒化鋅-硫化鋅熒光量子點

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油溶性量子點ZnSe/ZnS

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InP/ZnS量子點

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CdS/ZnS量子點

油溶性CdS/ZnS QDs

CdSe/ZnS量子點

水溶性量子點

ZnSe/ZnS，CdS/ZnS，CdSe/ZnS，InP/ZnS量子點

ZnSe/ZnS-PEG-COOH

ZnSe/ZnS-PEG-NH2

核殼型熒光量子點