《科技尚品》

在医学领域中，人们对生命现象的观察与研究已经深入到了微观世界，包括单细胞、单分子等层面。所以加强生物核酸、蛋白质、多肽等检测是研究者的重点努力方向。量子技术作为一种新型的纳米型荧光分析方法，无论是检测灵密度上，还是检测效率上，都比传统的检测技术更强。量子点由于具备独特的光学特性，该项技术在无机离子传感器、生物大分子传感器、生物标记、细胞标定等领域应用十分广泛，可以说该项技术已经成为了纳米技术、纳米生物技术、纳米医学领域的新桥梁。
1、量子技术相关阐述
量子技术也称之为量子点技术（Quantum dots,QDs），是一种在把激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构。也被人称之为超晶格、人造原子、超原子、量子点原子等，是上世纪90年代所提出的一种概念。这种约束可以归结于静电势，两种不同半导体材料界面，半导体表面，或者是三者结合。量子点的量子化能谱相分离，所对应的波函数在空间上位于量子点中，并延伸出多个晶格周期。量子点在生物标记、细胞成像等方面具有很大的发展空间，并在多年研究中解决了量子点在生物探针靶向性以及生物相容性等问题，让量子点正式进入到了生物荧光标记领域，也反映出了量子点在生物医学领域中的发展空间，对推动生物医学领域的发展有着重要意义。相比其他的有机荧光物相比，量最点具备理化特性包括：
（1）可以调整波长，通过控制量子点的大小以及构成材料比，即可对其发光颜色进行调整；
（2）一元激发，多元发射，同一个波长可以激发不同波长的量子点；
（3）较窄的荧光光谱，并且对称；
（4）强度非常高且抗漂白性能强，相比荧光素，量子点荧光强度是其20倍，稳定性更是高出了100倍，在多次激发之后也不容易被漂白。
也正是因为量子点具备这些特性，所以在肿瘤成像、靶向治疗、分子诊断方面有着极大的发展潜能。
2、量子点在医学领域中的应用
现如今，量子点在荧光探针生物体研究领域的应用最为广泛。不同材料的量子点可以有效替代各类荧光染料，与生物分析偶联，从而实现胞内组分运动、细胞器定位、信号转导原位杂交等研究工作。再者，由于量子点可以修饰基团，可以药物键合之后让荧光性质产生变化，所以还能够应用在药物分析检定当中。
2.1体外成像方面
当今量子点体外成像主要是涉及到细胞城乡、生物分子细胞内追踪、阻止染色三个方面，其主要表现在：
（1）细胞成像
当今量子点的主要应用领域是生物体当中的荧光探针，采用不同材料制作成的量子点和生物分析偶联，替代原有的荧光染料分子，实现细胞成像等功能。在细胞成像方面，可以分为2类，包括固体细胞成像、离活体细胞成像。部分学者通过改变量子点修饰方法，采用抗原-抗体、生物素-亲、。素特异性结合成功将人乳腺癌SK-BR-3细胞和3T3鼠纤维原细胞的双色量子点标记。将素的绿色量子点、链霉亲的绿色量子点和生物抗生鼠IgG特异性结合，标记鼠纤维原细胞骨架纤维微管，标记了鼠纤维原细胞核。还有部分学者通过量子点标记活细胞，开启了量子点应用在活细胞超长时间标记示踪。
（2）生物分子细胞内追踪
除了上述细胞成像作用外，细胞内生物分子检测对推动医学领域发展也有着重要意义。生物分子在医疗领域最为典型的就是肿瘤标志物。肿瘤标志物以及数量决定了肿瘤细胞分化程度、患者病情严重度，所以采用量子点进行肿瘤标志物检测更利于肿瘤前期诊断、分类。部分学者通过培养乳腺癌细胞以临床者石蜡切片等五种肿瘤标志物进行量子点检测，并且和传统免疫组织化学、印记以及荧光原位杂交等展开了量化对比，最终得出量子点技术在肿瘤标志物检测中具有非常高的效能。此外，量子点应用在组织染色方面，也是量子点技术在医学领域研究中的另一个方向。但当今主要的研究方向是组织切片固定后标记方面。部分学者通过亲和素标记神经肌肉接头的烟碱能受体展开了染色试验。可见，量子点在组织染色层面上也有很大的发展空间。
2.2体内成像
量子点还可以实现生物活体成像，能够对活体动物体内靶组织、细胞展开标记。该方法是通过动物体内有不同的肽链，并且量子点探针可以和肽链标定，不同肽链分子即可得到不同的靶细胞。部分学者通过把水溶性CdSe-ZnS量子点对老鼠尾部静脉进行注射，采用双光子扫描显微镜即可看到老鼠尾部的三维影像和毛细血管搏动。还有部分学者将量子点技术应用在蟾蜍胚胎发育体内成像当中，把量子点包入到磷脂嵌段共聚物微粒当中，对其进行化学修饰，这样就产生了量子点的DNA微粒，在胚胎裂球中8个细胞中，选择1个注入微粒，从而对胚胎发育过程进行跟踪。
2.3微生物检测
近些年，医疗领域大力开展量子点在微生物检测领域的应用和研究工作。由于量子点具备良好荧光性、较强的荧光强度、超高稳定性，因此可以有效应用在微生物检测领域当中，具有非常广阔的应用前景。部分学者采用量子点检测霍乱毒素、蓖麻毒素、葡萄球菌肠毒素等检测，发射波长为510nm、555nm、610nm，分别对3中毒素抗体进行了标记，将3种毒素放在同一个微孔板上检测。通过实验可知，在毒素浓度较高、毒素浓度较低的混合物当中，皆可有效对这3种毒素进行检测。还有部分学者将量子点技术应用在免疫研究中，主要是测定B型葡萄球菌肠毒素检测，最终得到的检测灵敏度为10ng/ml。
结束语
量子点由于具备独特的性质，相比传统荧光技术有着很大优势，可以用作荧光标记、药物载体，成为了当代医学领域的重要技术之一。从量子点技术发现现状来看，该项技术依然存在着些许问题，由于量子点内含有重金属元素，所以还要对量子点安全性方面进行研究，很多学者针对量子点毒性展开了多项研究，但现有技术还不够成熟，没有提出更加可靠的毒性检测模型，因此未来在生物学家、化学学家、物理学家等共同努力下，会逐渐克服量子点技术缺陷，提升量子点技术的应用范围和使用效能。
参考文献
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