Language
Country/Area
No result found
Cái bóng của kim loại nặng: Tại sao các nhà nghiên cứu đổ xô đi tìm các chấm lượng tử không chứa Cadmium?
Chấm lượng tử (QD) là các hạt nano bán dẫn nhỏ hơn 10 nanomet, được đánh giá cao vì tính chất hấp thụ quang học và phát quang độc đáo của chúng. Đỉnh phát xạ huỳnh quang của các hạt nano này phụ thuộc vào kích thước và đường kính của chúng thường được sử dụng trong các chấm lượng tử. Các vật liệu chấm lượng tử phổ biến bao gồm cadmium (như CdTe, CdSe, CdS), indium (như InP, InAs) và chì (như như PbSe, PbS). chờ đã. Tuy nhiên, hầu hết các chấm lượng tử thương mại vẫn là các sản phẩm có chứa cadmium và độc tính của ion cadmium đối với sinh vật đã thu hút sự chú ý rộng rãi. Với nhận thức ngày càng tăng về môi trường và sức khỏe, nhiều nhà nghiên cứu đã bắt đầu tập trung vào việc phát triển các chấm lượng tử không chứa cadmium (CFQD) vào những năm 2010.
Ứng dụng và triển vọng của chấm lượng tử không chứa cadmium
Với sự phát triển của các chấm lượng tử không chứa cadmium, nhiều vật liệu mới như chấm lượng tử kẽm-lưu huỳnh/kẽm-selen pha tạp, chấm lượng tử graphene và chấm lượng tử silicon đã cho thấy độc tính thấp và độ ổn định cao, trở thành giải pháp thay thế lý tưởng cho các ứng dụng sinh học . Nếm. Các QD không chứa cadmium này có thể được sử dụng để chụp ảnh các tế bào và mô mục tiêu, và để theo dõi việc cung cấp thuốc chính xác với sự trợ giúp của các QD được chức năng hóa bằng DNA/peptide. Các kỹ thuật hình ảnh khác nhau như kính hiển vi cộng hưởng và kính hiển vi đa quang có thể sử dụng các chất đánh dấu huỳnh quang ổn định này để quan sát cấu trúc tế bào và mô với độ phân giải cao hơn và khả năng tương thích sinh học tốt hơn.
Tính linh hoạt của các chấm lượng tử không chứa cadmium còn nằm ở khả năng kết hợp với các thuốc thử khác như hạt nano kim loại, nhãn phóng xạ và nhãn Raman để đạt được hình ảnh đa phương thức.
Ngoài ra, các chấm lượng tử không chứa cadmium được thiết kế có tiềm năng đóng vai trò là nền tảng nano cho phương pháp điều trị và chẩn đoán không xâm lấn, được gọi là trị liệu. Trong những năm gần đây, tiềm năng của chấm lượng tử không chứa cadmium trong các tế bào năng lượng mặt trời thế hệ mới và các ứng dụng hiển thị cũng đã thu hút sự chú ý của cộng đồng nghiên cứu khoa học. Việc khám phá và ứng dụng những vật liệu mới này có thể làm thay đổi hoàn toàn hiểu biết của chúng ta về chấm lượng tử.
Các chấm lượng tử không chứa cadmium làm nên cuộc cách mạng trong y học
Với sự phát triển của lĩnh vực y sinh, các nhà khoa học đã tìm kiếm những phương pháp mới để điều trị ung thư. Hóa trị truyền thống sử dụng nhiều loại hóa chất độc hại, nhưng việc điều trị các triệu chứng thường đi kèm với nhiều tổn thương ngoài mục tiêu hơn. Do đó, việc tìm ra các giải pháp thay thế hiệu quả hơn và không độc hại đã trở thành một nhiệm vụ cấp bách. Về mặt này, các chấm lượng tử không chứa cadmium cho thấy tiềm năng to lớn.
Michael Sailor và nhóm của ông tại Đại học California, San Francisco, đã phát triển các chấm lượng tử không chứa cadmium đầu tiên phát ra ánh sáng đủ sáng để các bác sĩ có thể kiểm tra các cơ quan nội tạng, đồng thời nhanh chóng phân hủy thuốc thành các sản phẩm phụ vô hại sau khi giải phóng.
Cốt lõi của nghiên cứu này nằm ở vật liệu wafer silicon được sử dụng. Khi các chấm lượng tử này phân hủy trong cơ thể, axit silicic được tạo ra không gây hại cho cơ thể và giúp xương và mô phát triển, đây chắc chắn là một phương pháp phòng ngừa và điều trị ung thư . Nó đã mở ra một hướng đi mới trong điều trị.
Các trường hợp kỹ thuật và ứng dụng
Ứng dụng thực tế của chấm lượng tử không chứa cadmium cũng bao gồm việc phát triển nhiều loại vật liệu khác nhau. Ví dụ, các chấm lượng tử kẽm-lưu huỳnh đã được sử dụng để phát hiện độc tố thực phẩm, đặc biệt là aflatoxin–B1, một loại độc tố gây suy gan. Những chấm lượng tử kẽm-lưu huỳnh được thiết kế tốt này không chỉ có thể phát hiện hiệu quả các chất ô nhiễm môi trường mà còn có thể được sử dụng trong các phản ứng quang xúc tác để phân hủy các chất ô nhiễm công nghiệp như naphtalen và các phân tử có hại khác.
Một chấm lượng tử không chứa cadmium khác dựa trên indium, chẳng hạn như CuInS2, đã được chứng minh là thẻ huỳnh quang an toàn phát ra ánh sáng trong vùng gần hồng ngoại.
Loại chấm lượng tử này cũng hoạt động tốt trong việc giải phóng thuốc chống ung thư. Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng trong khi giải phóng thuốc chống ung thư, các chấm lượng tử này cũng có thể cung cấp hình ảnh thời gian thực của các tế bào ung thư và ảnh hưởng đến các tế bào với độc tính thấp.
Ngoài ra, chấm lượng tử silicon cũng là một lựa chọn được đánh giá cao. Chúng có thể được sử dụng trong các ứng dụng quang hóa và sinh học, và thậm chí còn cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng của pin mặt trời trong một số thí nghiệm. Các chấm lượng tử silicon có thể phát ra ánh sáng ổn định trong nhiều điều kiện hóa học khác nhau, cho thấy tính linh hoạt của chúng trong phát hiện sinh hóa.
Những suy nghĩ kết thúc
Tóm lại, với nhu cầu ngày càng tăng về bảo vệ môi trường và sức khỏe, sự phát triển của chấm lượng tử không chứa cadmium không chỉ là một bước tiến trong khoa học và công nghệ mà còn là sự khám phá của y học tương lai. Những vật liệu mới này sẽ ảnh hưởng đến cuộc sống và hướng điều trị của chúng ta như thế nào? Điều này đáng để chúng ta suy nghĩ sâu sắc và kỳ vọng.
