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L'ombra dei metalli pesanti: perché i ricercatori si affrettano a trovare punti quantici privi di cadmio?
I Quantum Dots (QD) sono nanoparticelle semiconduttrici inferiori a 10 nanometri, apprezzate per le loro proprietà uniche di assorbimento ottico e fotoluminescenza. I picchi di emissione di fluorescenza di queste nanoparticelle dipendono dalle dimensioni dei loro diametri. I materiali comuni a punti quantici includono serie di cadmio (come CdTe, CdSe, CdS), serie di indio (come InP, InAs) e serie di piombo (come PbSe, PbS). ). Aspettare. Tuttavia, la maggior parte dei punti quantici commerciali si basa ancora su prodotti contenenti cadmio e la tossicità degli ioni di cadmio per gli organismi viventi ha causato una diffusa preoccupazione. Con la crescente consapevolezza dell’ambiente e della salute, molti ricercatori hanno iniziato a concentrarsi sullo sviluppo di punti quantici senza cadmio (CFQD) negli anni 2010.
Applicazioni e prospettive dei punti quantici senza cadmio
Con lo sviluppo di punti quantici privi di cadmio, molti nuovi materiali come i punti quantici di zinco-zolfo/zinco-selenio drogati, i punti quantici di grafene e i punti quantici di silicio hanno dimostrato bassa tossicità ed elevata stabilità, diventando alternative ideali per applicazioni biologiche . Gusto. Questi punti quantici privi di cadmio possono essere utilizzati per l'imaging di cellule e tessuti bersaglio e per il monitoraggio preciso della somministrazione di farmaci con punti quantici funzionalizzati DNA/peptide. Utilizzando diverse tecniche di imaging, come la microscopia confocale e la microscopia multifotone, attraverso queste etichette fluorescenti stabili, i ricercatori possono osservare cellule e strutture tissutali con una risoluzione più elevata e una migliore biocompatibilità.
La flessibilità dei punti quantici privi di cadmio si riflette anche nella possibilità di combinarli con altri reagenti come nanoparticelle metalliche, etichette radioattive e tag Raman per ottenere immagini multimodali.
Inoltre, i punti quantici progettati senza cadmio hanno anche il potenziale per fungere da nanopiattaforme per trattamenti e diagnostica non invasivi (ad esempio, teranostica). Negli ultimi anni, il potenziale dei punti quantici privi di cadmio nelle celle solari e nelle applicazioni di visualizzazione di prossima generazione ha attirato l’attenzione anche della comunità di ricerca scientifica. La scoperta e l’applicazione di questi nuovi materiali potrebbero rivoluzionare la nostra comprensione dei punti quantici.
I punti quantici senza cadmio rivoluzionano la medicina
Con lo sviluppo del campo della biomedicina, gli scienziati sono costantemente alla ricerca di nuovi modi per curare il cancro. La chemioterapia tradizionale utilizza una gamma completa di sostanze chimiche tossiche, ma il trattamento dei sintomi della malattia è spesso accompagnato da danni non mirati. Pertanto, trovare alternative più efficaci e non tossiche è diventato un compito urgente. A questo proposito, i punti quantici privi di cadmio mostrano un grande potenziale.
Michael Sailor e il suo team presso l'Università della California, a San Francisco, hanno sviluppato i primi punti quantici privi di cadmio che possono brillare abbastanza da consentire ai medici di esaminare gli organi interni e i farmaci possono rapidamente degradarsi in sottoprodotti innocui dopo pubblicazione.
Il nucleo di questa ricerca risiede nel materiale wafer di silicio utilizzato. Quando questi punti quantici vengono degradati nel corpo, l'acido silicico prodotto è innocuo per il corpo e aiuta la crescita delle ossa e dei tessuti. Questo è senza dubbio un trattamento contro il cancro apre una nuova direzione.
Casi tecnici e applicazioni
Le applicazioni pratiche dei punti quantici privi di cadmio includono anche lo sviluppo di una varietà di materiali. Ad esempio, i punti quantici di zinco-zolfo sono stati utilizzati per rilevare le tossine alimentari, in particolare l’aflatossina-B1, una tossina che causa insufficienza epatica. Questi punti quantici di zinco-zolfo ben progettati non solo possono rilevare efficacemente gli inquinanti ambientali, ma possono anche essere utilizzati per decomporre gli inquinanti industriali, come il naftalene e altre molecole dannose, nelle reazioni fotocatalitiche.
Un altro tipo di punto quantico privo di cadmio a base di indio, come CuInS2, ha dimostrato di essere un'etichetta fluorescente sicura e può emettere luce nella regione del vicino infrarosso.
Questo tipo di punti quantici funziona bene anche nel rilascio di farmaci antitumorali. Gli studi hanno dimostrato che, mentre rilasciano farmaci antitumorali, questi punti quantici possono anche fornire immagini in tempo reale delle cellule tumorali e influenzare le cellule con bassa tossicità.
Inoltre, anche i punti quantici di silicio rappresentano un'opzione molto apprezzata. Possono essere utilizzati in applicazioni fotochimiche e biologiche e in alcuni esperimenti hanno persino migliorato l’efficienza di conversione energetica delle celle solari. I punti quantici di silicio possono emettere luce stabilmente in una varietà di condizioni chimiche, dimostrando la loro versatilità nel rilevamento biochimico.
Pensieri finali
In sintesi, con le crescenti richieste di tutela dell'ambiente e della salute, lo sviluppo di punti quantici privi di cadmio non rappresenta solo un passo avanti nella scienza e nella tecnologia, ma anche un'esplorazione della medicina del futuro. In che modo questi nuovi materiali influenzeranno le nostre vite e la direzione del trattamento? È degno della nostra considerazione e aspettativa?
