Language
Country/Area
No result found
Тень тяжелых металлов: почему исследователи спешат найти квантовые точки, не содержащие кадмия?
Квантовые точки (КТ) — это полупроводниковые наночастицы размером менее 10 нанометров, которые ценятся за свои уникальные свойства оптического поглощения и фотолюминесценции. Пики флуоресценции этих наночастиц зависят от их диаметра. Обычные материалы с квантовыми точками включают серию кадмия (например, CdTe, CdSe, CdS), серию индия (например, InP, InAs) и серию свинца (например, PbSe, PbS). ). ждать. Однако большинство коммерческих квантовых точек по-прежнему основаны на кадмийсодержащих продуктах, а токсичность ионов кадмия для живых организмов вызвала широкую обеспокоенность. С ростом осведомленности об окружающей среде и здоровье в 2010-х годах многие исследователи начали концентрироваться на разработке безкадмиевых квантовых точек (CFQD).
Применение и перспективы безкадмиевых квантовых точек
С развитием квантовых точек, не содержащих кадмия, многие новые материалы, такие как легированные квантовые точки цинк-сера/цинк-селен, графеновые квантовые точки и кремниевые квантовые точки, продемонстрировали низкую токсичность и высокую стабильность, став идеальной альтернативой для биологических приложений. . Вкус. Эти не содержащие кадмия квантовые точки можно использовать для визуализации клеток и тканей-мишеней, а также для точного мониторинга доставки лекарств с помощью квантовых точек, функционализированных ДНК/пептидами. Используя различные методы визуализации, такие как конфокальная микроскопия и многофотонная микроскопия, с помощью этих стабильных флуоресцентных меток исследователи могут наблюдать клетки и тканевые структуры с более высоким разрешением и лучшей биосовместимостью.
Гибкость квантовых точек, не содержащих кадмия, также отражается в возможности их объединения с другими реагентами, такими как наночастицы металлов, радиоактивные метки и рамановские метки, для достижения мультимодальной визуализации.
Кроме того, разработанные квантовые точки, не содержащие кадмия, также могут служить наноплатформами для неинвазивного лечения и диагностики (например, тераностики). В последние годы потенциал безкадмиевых квантовых точек в солнечных элементах следующего поколения и дисплеях также привлек внимание научно-исследовательского сообщества. Открытие и применение этих новых материалов может произвести революцию в нашем понимании квантовых точек.
Квантовые точки без кадмия произвели революцию в медицине
По мере развития области биомедицины ученые постоянно ищут новые способы лечения рака. Традиционная химиотерапия использует полный спектр токсичных химикатов, но лечение симптомов заболевания часто сопровождается еще большим количеством нецелевых повреждений. Поэтому поиск более эффективных и нетоксичных альтернатив стал актуальной задачей. В этом отношении большой потенциал имеют квантовые точки, не содержащие кадмия.
Майкл Сейлор и его команда из Калифорнийского университета в Сан-Франциско разработали первые квантовые точки, не содержащие кадмия, которые могут светить достаточно ярко, чтобы врачи могли исследовать внутренние органы, а лекарства могут быстро разлагаться до безвредных побочных продуктов после выпускать.
Суть этого исследования заключается в используемом материале кремниевых пластин. Когда эти квантовые точки разлагаются в организме, образующаяся кремниевая кислота безвредна для организма и способствует росту костей и тканей. Это, несомненно, лечение рака. открывает новое направление.
Технические случаи и приложения
Практическое применение безкадмиевых квантовых точек также включает разработку различных материалов. Например, квантовые точки цинк-сера использовались для обнаружения пищевых токсинов, в частности афлатоксина B1, токсина, вызывающего печеночную недостаточность. Эти хорошо спроектированные квантовые точки цинка и серы могут не только эффективно обнаруживать загрязнители окружающей среды, но также могут использоваться для разложения промышленных загрязнителей, таких как нафталин и другие вредные молекулы, в фотокаталитических реакциях.
Доказано, что другой тип безкадмиевых квантовых точек на основе индия, например CuInS2, является безопасной флуоресцентной меткой и может излучать свет в ближней инфракрасной области.
Этот тип квантовых точек также хорошо подходит для высвобождения противораковых лекарств. Исследования показали, что при высвобождении противораковых лекарств эти квантовые точки также могут обеспечивать визуализацию раковых клеток в реальном времени и воздействовать на клетки с низкой токсичностью.
Кроме того, кремниевые квантовые точки также являются очень ценным вариантом. Их можно использовать в фотохимических и биологических приложениях, а в некоторых экспериментах они даже улучшили эффективность преобразования энергии солнечных элементов. Кремниевые квантовые точки могут стабильно излучать свет в различных химических условиях, что демонстрирует их универсальность в биохимическом обнаружении.
Завершение мыслей
Подводя итог, можно сказать, что с учетом растущих требований к защите окружающей среды и здоровья разработка квантовых точек, не содержащих кадмия, является не только шагом вперед в науке и технологиях, но и исследованием медицины будущего. Как эти новые материалы повлияют на нашу жизнь и направление лечения? Достойны ли они нашего внимания и ожиданий?
