Language
Country/Area
No result found
الرحلة الرائعة للنقاط الكمومية: كيفية عمل السحر في الطب الحيوي؟
النقاط الكمومية (QDs) عبارة عن جسيمات نانوية شبه موصلة يبلغ قطرها أقل من 10 نانومتر وتظهر خصائص تعتمد على الحجم، خاصة من حيث الامتصاص البصري والتألق الضوئي. وفقًا لقطرها، يمكن تعديل ذروة انبعاث الفلورسنت للنقاط الكمية، مما يجعلها تحقيقات وملصقات متعددة الاستخدامات في مجال الطب الحيوي. QDs الموجودة حاليًا في السوق مصنوعة بشكل أساسي من مواد تحتوي على الكادميوم (Cd)، مما يجعل تطبيقها في الكائنات الحية مليئًا بالتحديات والخلافات لأن أيونات Cd2+ الصوديوم شديدة السمية للخلايا والأنسجة. سمية.
بسبب المخاوف بشأن السمية المحتملة في البيئات البيولوجية، تحول الباحثون تدريجيًا إلى تطوير النقاط الكمومية الخالية من الكادميوم (CFQDs) من أجل تحسين سلامتها في التطبيقات الطبية الحيوية.
لقد أثبت الجيل الجديد من CFQDs، مثل النقاط الكمومية المشبعة بالزنك/ZnSe، ونقاط الجرافين الكمومية، ونقاط الكم السيليكونية، سميتها المنخفضة وثباتها الجيد في الغروية والتألق الضوئي، ومناسبة للنماذج المختبرية وفي الجسم الحي. يتم استخدام QDs الوظيفية مع الحمض النووي أو الببتيدات على نطاق واسع، وذلك بشكل أساسي للتصوير المستهدف للخلايا والأنسجة ومراقبة توصيل الدواء. على سبيل المثال، تتوفر تقنيات متعددة لتصوير QDs خالية من الأقراص المضغوطة، بما في ذلك الفحص المجهري متحد البؤر/متعدد الفوتون والتصوير CARS. تسمح هذه التقنيات للباحثين بمراقبة هياكل الخلايا والأنسجة بدقة أعلى وبطريقة أكثر توافقًا حيويًا.
تتمتع نقاط الكمية هذه أيضًا بالمرونة اللازمة للالتصاق بالكواشف الأخرى، مثل الجسيمات المعدنية النانوية، والملصقات المشعة، وعلامات رامان، مما يتيح التصوير متعدد الوسائط من خلال ملصقات نانوية متعددة الوظائف تعتمد على نقاط كمية خالية من الكادميوم.
تم تصميم النقاط الكمومية الخالية من الكادميوم لتتجاوز التصوير ويمكن استخدامها أيضًا كمنصة للعلاجات والتشخيصات غير الجراحية، المعروفة باسم العلاج العلاجي. في الآونة الأخيرة، أظهرت النقاط الكمومية الخالية من الكادميوم أيضًا إمكانات كبيرة في تصنيع الجيل الجديد من الخلايا الشمسية وشاشات العرض.
في مجال علم المواد، يستمر جنون البحث في النقاط الكمومية في التزايد. يمكن التلاعب بخصائص هذه الجسيمات النانوية واختبارها لتطبيقها لفهم سلوكها بشكل أكبر، ومع ذلك، فإن معظم QDs مصنوعة من معادن ثقيلة سامة، مما يحد من استخدامها في الأنظمة البيولوجية في خطر.
وقد دفع هذا الباحثين إلى تطوير نقاط كمومية لا تحتوي على معادن ثقيلة، مثل النقاط الكمومية الخالية من الكادميوم، لمعالجة هذه المشكلة.
لقد تم متابعة التقدم في المجال الطبي لعقود من الزمن لاكتساب المعرفة حول أمراض غير معروفة مثل السرطان. على الرغم من أن العلاج الكيميائي لا يزال أحد طرق العلاج السائدة، إلا أن حركة المواد الكيميائية السامة في الجسم تجلب مخاطر كبيرة. عند هذه النقطة، تظهر إمكانات النقاط الكمومية الخالية من الكادميوم.
نجح مايكل سيلور وفريقه في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو في تطوير أول نقاط كمومية نانوية خالية من الكادميوم والتي ينبعث منها ضوء مكثف، مما يسمح للأطباء بفحص الأعضاء الداخلية وإطلاق أدوية السرطان قبل أن تتحلل إلى منتجات ثانوية غير ضارة. يمكن لهذا التصميم المعتمد على رقاقة السيليكون أن يشكل حمض السيليك الذي يحتاجه الجسم بعد تحلله في الجسم، مما يساعد على نمو العظام والأنسجة بشكل طبيعي.
حالات التطبيق
النقاط الكمومية للكبريت والزنك
كمادة جديدة لتحل محل النقاط الكمومية من درجة الكادميوم، أظهرت النقاط الكمومية المصنوعة من الزنك والكبريت (ZnS QDs) العديد من التطبيقات المثيرة للاهتمام في الأبحاث الطبية الحيوية، مثل الكشف عن السموم الغذائية، مثل الأفلاتوكسين B1 الضار، والذي يسبب ولا يمكن الاستهانة بالضرر الذي يلحق بصحة الإنسان.
النقاط الكمومية للإنديوم
هناك نوع آخر من النقاط الكمومية التي لا تحتوي على معادن ثقيلة وهي النقاط الكمومية القائمة على الإنديوم، وخاصة النقاط الكمومية CuInS2، والتي تستخدم كعلامات مضيئة ويمكن أن تنبعث منها الضوء في المنطقة القريبة من الأشعة تحت الحمراء. إن الاستقرار والسمية المنخفضة والعائد الكمي العالي لهذه النقاط الكمومية يجعلها مرشحة واعدة لتوصيل أدوية السرطان وتصويرها.
نقاط الكم السيليكونية
وأخيرًا، تظهر النقاط الكمومية المصنوعة من السيليكون تدريجيًا إمكاناتها في مجال الإلكترونيات الضوئية والتطبيقات البيولوجية. يمكن استخدام هذه النقاط الكمومية في التطبيقات الكيميائية الضوئية والكشف البيولوجي، مما يثبت قيمتها في تطبيقات مثل الكشف عن الفورمالديهايد في الماء.
مع اكتساب العلماء فهمًا أعمق للنقاط الكمومية، فإن التغييرات التي قد تجلبها إلى الطب الحيوي وعلوم المواد في المستقبل ستكون مثيرة
