Language
Country/Area
No result found
Фантастическое путешествие квантовых точек: как творить чудеса в биомедицине?
Квантовые точки (КТ) — это полупроводниковые наночастицы диаметром менее 10 нанометров, которые проявляют зависящие от размера свойства, особенно с точки зрения оптического поглощения и фотолюминесценции. Пик флуоресцентного излучения КТ можно регулировать в зависимости от их диаметра, что делает их универсальными зондами и метками в биомедицинской области. КТ, представленные в настоящее время на рынке, в основном изготовлены из материалов, содержащих кадмий (Cd), что делает их применение в живых организмах полным проблем и противоречий, поскольку ионы натрия Cd2+ высокотоксичны для клеток и тканей. .
Из-за опасений по поводу потенциальной токсичности в биологической среде исследователи постепенно обратились к разработке безкадмиевых квантовых точек (CFQD), чтобы повысить их безопасность в биомедицинских приложениях.
Новое поколение CFQD, такие как квантовые точки серы/ZnSe, легированные цинком, квантовые точки графена и квантовые точки кремния, демонстрируют свою низкую токсичность и хорошую коллоидную и фотолюминесцентную стабильность, подходящие для моделей in vitro и in vivo. КТ, функционализированные ДНК или пептидами, широко используются, главным образом, для таргетной визуализации клеток и тканей и мониторинга доставки лекарств. Например, доступно множество методов визуализации КТ, не содержащих Cd, включая конфокальную/мультифотонную микроскопию и визуализацию CARS. Эти методы позволяют исследователям наблюдать клетки и тканевые структуры с более высоким разрешением и более биосовместимым способом.
Эти КТ также обладают способностью расщепляться с другими реагентами, такими как металлические наночастицы, радиоактивные метки и рамановские метки, что позволяет осуществлять мультимодальную визуализацию с помощью многофункциональных нанометок на основе КТ, не содержащих кадмия.
Квантовые точки, не содержащие кадмия, предназначены не только для визуализации, но и могут использоваться в качестве платформы для неинвазивной терапии и диагностики, известной как тераностика. В последнее время квантовые точки, не содержащие кадмия, также показали большой потенциал в производстве солнечных элементов и дисплеев нового поколения.
В области материаловедения увлечение исследованиями квантовых точек продолжает набирать обороты. Свойствами этих наночастиц можно манипулировать и проверять их применение, чтобы лучше понять их поведение. Однако большинство КТ состоят из токсичных тяжелых металлов, что ограничивает их использование в биологических системах. Потребители также покупают продукты, содержащие токсичные вещества. в опасности.
Это побудило исследователей разработать квантовые точки, которые не содержат тяжелых металлов, такие как квантовые точки без кадмия, для решения этой проблемы.
Достижения в области медицины предпринимались десятилетиями для получения знаний о неизвестных заболеваниях, таких как рак. Хотя химиотерапия по-прежнему остается одним из основных методов лечения, перемещение токсичных химических веществ в организме сопряжено со значительными рисками. В этот момент появляется потенциал квантовых точек, не содержащих кадмия.
Майкл Сейлор и его команда из Калифорнийского университета в Сан-Диего успешно разработали первые наноквантовые точки, не содержащие кадмия, которые излучают интенсивный свет, что позволяет врачам исследовать внутренние органы и высвобождать лекарства от рака до того, как они разложатся до безвредных побочных продуктов. Эта конструкция на основе кремниевых пластин может образовывать кремниевую кислоту, необходимую организму после разложения в организме, что способствует нормальному росту костей и тканей.
Случаи применения
Квантовые точки цинка и серы
В качестве нового материала для замены квантовых точек кадмия цинк-серные квантовые точки (КТ ZnS) показали множество интересных применений в биомедицинских исследованиях, таких как обнаружение пищевых токсинов, таких как вредный афлатоксин B1, который вызывает Вред здоровью человека нельзя недооценивать.
Квантовые точки индия
Другим типом квантовых точек, не содержащим тяжелых металлов, являются квантовые точки на основе индия, особенно квантовые точки CuInS2, которые используются в качестве люминесцентных меток и могут излучать свет в ближней инфракрасной области. Стабильность, низкая токсичность и высокий квантовый выход этих квантовых точек делают их перспективными кандидатами для доставки лекарств от рака и визуализации.
Кремниевые квантовые точки
Наконец, кремниевые квантовые точки также постепенно демонстрируют свой потенциал в оптоэлектронике и биологических приложениях. Эти квантовые точки можно использовать в фотохимических приложениях и биологическом обнаружении, что доказывает их практическую ценность при обнаружении формальдегида в воде.
Поскольку ученые получают более глубокое понимание квантовых точек, изменения, которые они могут принести в будущую биомедицину и материаловедение, будут захватывающими. Изменит ли это наш взгляд на лечение и обнаружение заболеваний?
