量子點(diǎn)技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展

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1、—436—ChinJLabDiagn,August,2004,Vol8,No.4文章編號(hào):1007-4287(2004)04-0436-03量子點(diǎn)技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展1322侯巍,單亞明,王麗萍(1.吉林大學(xué)醫(yī)學(xué)院,吉林長(zhǎng)春130021,2.吉林大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院)生命科學(xué)的高速發(fā)展對(duì)我們提出了大量新的課題,目當(dāng)熱能、電場(chǎng)能、或者磁場(chǎng)能比平均的能級(jí)間距還小時(shí)就會(huì)前集中在核酸、多肽、蛋白質(zhì)等生物大分子的分析中。在生呈現(xiàn)出一系列與宏觀物體截然不同的反常特性,稱之為量子物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域里,研究和應(yīng)用高靈敏度的非同位素檢測(cè)方法一效應(yīng)。這一效應(yīng)可使納米粒子具有高的光學(xué)非線性、特異催[

2、3]直是各國學(xué)者共同努力的方向。生物大分子檢測(cè)的主要方化性和光催化性質(zhì)等。法之一是標(biāo)記分析法,由于大多數(shù)生物大分子自身可分析的納米粒子是當(dāng)前最有希望取代熒光的生物分子標(biāo)記物。特性較弱,要獲得高靈敏度的檢測(cè),必須借助于外來標(biāo)記物它在生物分子檢測(cè)中的應(yīng)用范圍很廣,是目前人們廣泛關(guān)注獲得可分析的信號(hào)。常用的非同位素檢測(cè)方法主要有:酶聯(lián)的前沿領(lǐng)域之一。納米粒子由大小在納米級(jí)(1～100nm)的免疫法、化學(xué)發(fā)光法、電化學(xué)發(fā)光法及熒光分析法等。其中無機(jī)分子組成,它有許多與同質(zhì)單分子或大分子不同的性[4]發(fā)光標(biāo)記是最主要的方法之一,其檢測(cè)靈敏度很大程度上取質(zhì),納米粒子具有的尺寸效應(yīng)使其依

3、據(jù)分子的大小而產(chǎn)生決于標(biāo)記物的發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性。生物技術(shù)與納米技術(shù)均五顏六色的光。用這些特殊材料作為標(biāo)記物,可顯著提高分為現(xiàn)代的重要科技,二者之間可以相互滲透。隨著時(shí)代的進(jìn)析方法的靈敏度和分辨率,同時(shí)對(duì)生物大分子標(biāo)本的活性無[5]步,近年來眾多科技領(lǐng)域的研究方向,不論是在材料或裝置傷害。目前應(yīng)用于生物分子標(biāo)記的納米粒子主要有半導(dǎo)方面,均朝向納米水平的方向發(fā)展;而掌握了納米水平的技體納米粒子(量子點(diǎn))、金屬納米粒子和復(fù)合型納米粒子三種術(shù)之后,便能夠有效的對(duì)蛋白質(zhì)、DNA等較大的復(fù)雜分子進(jìn)類型。行觀察、測(cè)定與應(yīng)用。人們對(duì)生命現(xiàn)象的觀察和研究已深入2量子點(diǎn)在生物分析中的應(yīng)用到單細(xì)

4、胞、單分子和核酸的單個(gè)堿基這樣的水平。為了準(zhǔn)確211量子點(diǎn)的特性量子點(diǎn)(quantumdots,QDs)也稱半導(dǎo)地研究生物分子間的相互作用以及對(duì)重大疾病的早期診斷,體納米晶體(nanocrystals,NCs)。當(dāng)半導(dǎo)體納米粒子的尺寸迫切需要在微觀的尺度上原位、活體、實(shí)時(shí)地獲取各種生物與其電子空穴半徑(excitonradius約5～10nm)相接近時(shí),由化學(xué)信息。這對(duì)現(xiàn)有許多傳統(tǒng)的、常規(guī)的生物醫(yī)學(xué)方法與手于電子波函數(shù)的量子限制效應(yīng)(quantumconfinementeffect),段是極大的挑戰(zhàn)。光學(xué)標(biāo)記技術(shù)與光學(xué)成像技術(shù)在研究基半導(dǎo)體納米粒子能帶的有效帶隙(bandg

5、ap)隨粒子的半徑減因表達(dá)以及蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)相互作用的過程中,為獲取及利少而增加,導(dǎo)致吸收光譜和熒光光譜的藍(lán)移。光譜性質(zhì)主要用各種生物化學(xué)信息提供了革命性的手段。最近Weiss等取決于半導(dǎo)體納米粒子的半徑大小,而與其組成無關(guān),通過[1][2]人和Nie等人都成功地利用納米材料(量子點(diǎn))標(biāo)記生改變粒子的大小可獲得從紫外到近紅外范圍內(nèi)任意點(diǎn)的光[6]物大分子并取得重要的成果,這一成果將對(duì)生物分子的檢測(cè)譜。小的量子點(diǎn)產(chǎn)生短波長(zhǎng)的光子,看起來是蘭色,越大方法產(chǎn)生重要影響。本文綜述了量子點(diǎn)標(biāo)記物的原理、特點(diǎn)的點(diǎn),光子的波長(zhǎng)越大,所發(fā)出的光也越紅。這種發(fā)光圖譜及在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用前景

6、。的形成是因?yàn)榘雽?dǎo)體分子外層電子存在嚴(yán)格的能量級(jí),被稱1納米標(biāo)記物的原理和特點(diǎn)作bands。一個(gè)光子給電子一個(gè)爆發(fā)的能量,使它能夠躍遷納米是一種長(zhǎng)度單位,它是英文“Nanometer”中譯名“納到一高能量的軌道上。能量差越小,越發(fā)光活躍,發(fā)的光波諾米特”的簡(jiǎn)稱,英文中的前綴“Nano”是十億分之一的意思,長(zhǎng)越短,光越藍(lán)。如用ZnS包裹的CdSe量子點(diǎn),直徑211因此,一納米就是十億分之一米,記作nm。納米技術(shù)是20nm,發(fā)射綠光,直徑416nm發(fā)射紅光,改變其直徑可獲得從[1,5～7]世紀(jì)90年代出現(xiàn)的一門新興技術(shù)。它是在0110至100納米藍(lán)色到紅色波長(zhǎng)范圍內(nèi)的發(fā)射光譜尺

7、度的空間內(nèi),研究電子、原子和分子運(yùn)動(dòng)規(guī)律和特性的嶄標(biāo)記生物分子的量子點(diǎn)是一種核殼結(jié)構(gòu)的物質(zhì),它是以新技術(shù)。其實(shí)質(zhì)就是要操縱原子和分子,達(dá)到直接用原子和一種量子點(diǎn)(CdSe、CdTe等)為核,在其外部使用另一種材料[3]分子制造具有特定功能產(chǎn)品目的。(ZnS、ZnSe、CdS等)形成表面的薄層,此結(jié)構(gòu)可得到較高的發(fā)[8]納米的量子尺寸效應(yīng)是指:大塊材料的能帶可以看成是光產(chǎn)率和較好的光化學(xué)穩(wěn)定性。連續(xù)的,而介于原子和大塊材料之間的納米材料的能帶將分與傳統(tǒng)的染色分子相比,量子點(diǎn)有許多優(yōu)點(diǎn)。小的無機(jī)裂為分立的能級(jí)。能級(jí)間的