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A sombra dos metais pesados: por que os pesquisadores estão correndo para encontrar pontos quânticos livres de cádmio?
Pontos quânticos (PQs) são nanopartículas semicondutoras menores que 10 nanômetros, que são valorizadas por suas propriedades únicas de absorção óptica e fotoluminescência. O pico de emissão de fluorescência dessas nanopartículas é dependente do tamanho e seus diâmetros são frequentemente usados em pontos quânticos. Materiais comuns de pontos quânticos incluem cádmio (como CdTe, CdSe, CdS), índio (como InP, InAs) e chumbo (como como PbSe, PbS). espere. No entanto, a maioria dos pontos quânticos comerciais ainda são produtos que contêm cádmio, e a toxicidade dos íons de cádmio para os organismos atraiu ampla atenção. Com a crescente conscientização sobre meio ambiente e saúde, muitos pesquisadores começaram a se concentrar no desenvolvimento de pontos quânticos sem cádmio (CFQDs) na década de 2010.
Aplicação e perspectiva de pontos quânticos sem cádmio
Com o desenvolvimento de pontos quânticos sem cádmio, muitos novos materiais, como pontos quânticos de zinco-enxofre/zinco-selênio dopados, pontos quânticos de grafeno e pontos quânticos de silício, mostraram baixa toxicidade e alta estabilidade, tornando-se alternativas ideais para aplicações biológicas. . Gosto. Esses QDs sem cádmio podem ser usados para geração de imagens de células e tecidos-alvo e para monitoramento preciso da administração de medicamentos com a ajuda de QDs funcionalizados com DNA/peptídeo. Diferentes técnicas de imagem, como microscopia confocal e microscopia multifóton, podem usar esses marcadores fluorescentes estáveis para observar estruturas celulares e teciduais com maior resolução e melhor biocompatibilidade.
A flexibilidade dos pontos quânticos sem cádmio também reside na possibilidade de combinação com outros reagentes, como nanopartículas metálicas, marcadores radioativos e marcadores Raman para obter imagens multimodais.
Além disso, pontos quânticos livres de cádmio têm o potencial de servir como nanoplataformas para tratamento e diagnóstico não invasivos, conhecidos como teranósticos. Nos últimos anos, o potencial dos pontos quânticos sem cádmio em células solares de nova geração e aplicações de exibição também atraiu a atenção da comunidade de pesquisa científica. A descoberta e a aplicação desses novos materiais podem revolucionar nossa compreensão dos pontos quânticos.
Pontos quânticos sem cádmio revolucionam a medicina
Com o desenvolvimento do campo biomédico, os cientistas têm buscado maneiras de solucionar novos métodos de tratamento do câncer. A quimioterapia tradicional usa uma ampla gama de produtos químicos tóxicos, mas o tratamento dos sintomas é frequentemente acompanhado por mais danos fora do alvo. Portanto, encontrar alternativas mais eficazes e não tóxicas se tornou uma tarefa urgente. Nesse sentido, os pontos quânticos sem cádmio apresentam grande potencial.
Michael Sailor e sua equipe da Universidade da Califórnia, em São Francisco, desenvolveram os primeiros pontos quânticos livres de cádmio que emitem luz brilhante o suficiente para permitir que médicos examinem órgãos internos, ao mesmo tempo em que degradam rapidamente medicamentos em subprodutos inofensivos após a liberação.
O cerne desta pesquisa está no material de wafer de silício usado. Quando esses pontos quânticos se degradam no corpo, o ácido silícico produzido é inofensivo ao corpo e ajuda no crescimento dos ossos e tecidos, o que é, sem dúvida, um método de prevenção e tratamento do câncer . Isso abriu uma nova direção no tratamento.
Casos Técnicos e Aplicações
A aplicação prática de pontos quânticos sem cádmio também inclui o desenvolvimento de uma variedade de materiais. Por exemplo, pontos quânticos de zinco-enxofre têm sido usados para detectar toxinas alimentares, especificamente a aflatoxina-B1, uma toxina que causa insuficiência hepática. Esses pontos quânticos de zinco-enxofre bem projetados não apenas podem detectar poluentes ambientais com eficiência, mas também podem ser usados em reações fotocatalíticas para decompor poluentes industriais, como naftalina e outras moléculas nocivas.
Outros pontos quânticos sem cádmio baseados em índio, como o CuInS2, demonstraram ser marcadores fluorescentes seguros que emitem luz na região do infravermelho próximo.
Este tipo de pontos quânticos também tem bom desempenho na liberação de medicamentos anticâncer. Estudos mostraram que, ao liberar medicamentos anticâncer, esses pontos quânticos também podem fornecer imagens em tempo real de células cancerígenas e afetar células com baixa toxicidade.
Além disso, os pontos quânticos de silício também são uma opção muito considerada. Eles podem ser usados em aplicações fotoquímicas e biológicas e até melhoraram a eficiência de conversão de energia de células solares em alguns experimentos. Os pontos quânticos de silício podem emitir luz de forma estável sob uma variedade de condições químicas, mostrando sua versatilidade na detecção bioquímica.
Considerações finais
Em resumo, com a crescente demanda por proteção ambiental e saúde, o desenvolvimento de pontos quânticos sem cádmio não é apenas um passo à frente na ciência e tecnologia, mas também uma exploração da medicina do futuro. Como esses novos materiais afetarão nossas vidas e a direção do tratamento? Vale a pena pensarmos profundamente e esperarmos.
