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1、—436—ChinJLabDiagn,August,2004,Vol8,No.4文章编号:1007-4287(2004)04-0436-03量子点技术在生物医学领域的应用进展1322侯巍,单亚明,王丽萍(1.吉林大学医学院,吉林长春130021,2.吉林大学生命科学学院)生命科学的高速发展对我们提出了大量新的课题,目当热能、电场能、或者磁场能比平均的能级间距还小时就会前集中在核酸、多肽、蛋白质等生物大分子的分析中。在生呈现出一系列与宏观物体截然不同的反常特性,称之为量子物医学领域里,研究和应用高灵敏度的非同位素检测方法一效应。这一效应可使纳米粒子具有高的光学非线性、特异催[
2、3]直是各国学者共同努力的方向。生物大分子检测的主要方化性和光催化性质等。法之一是标记分析法,由于大多数生物大分子自身可分析的纳米粒子是当前最有希望取代荧光的生物分子标记物。特性较弱,要获得高灵敏度的检测,必须借助于外来标记物它在生物分子检测中的应用范围很广,是目前人们广泛关注获得可分析的信号。常用的非同位素检测方法主要有:酶联的前沿领域之一。纳米粒子由大小在纳米级(1～100nm)的免疫法、化学发光法、电化学发光法及荧光分析法等。其中无机分子组成,它有许多与同质单分子或大分子不同的性[4]发光标记是最主要的方法之一,其检测灵敏度很大程度上取质,纳米粒子具有的尺寸效应使其依
3、据分子的大小而产生决于标记物的发光强度和稳定性。生物技术与纳米技术均五颜六色的光。用这些特殊材料作为标记物,可显著提高分为现代的重要科技,二者之间可以相互渗透。随着时代的进析方法的灵敏度和分辨率,同时对生物大分子标本的活性无[5]步,近年来众多科技领域的研究方向,不论是在材料或装置伤害。目前应用于生物分子标记的纳米粒子主要有半导方面,均朝向纳米水平的方向发展;而掌握了纳米水平的技体纳米粒子(量子点)、金属纳米粒子和复合型纳米粒子三种术之后,便能够有效的对蛋白质、DNA等较大的复杂分子进类型。行观察、测定与应用。人们对生命现象的观察和研究已深入2量子点在生物分析中的应用到单细
4、胞、单分子和核酸的单个碱基这样的水平。为了准确211量子点的特性量子点(quantumdots,QDs)也称半导地研究生物分子间的相互作用以及对重大疾病的早期诊断,体纳米晶体(nanocrystals,NCs)。当半导体纳米粒子的尺寸迫切需要在微观的尺度上原位、活体、实时地获取各种生物与其电子空穴半径(excitonradius约5～10nm)相接近时,由化学信息。这对现有许多传统的、常规的生物医学方法与手于电子波函数的量子限制效应(quantumconfinementeffect),段是极大的挑战。光学标记技术与光学成像技术在研究基半导体纳米粒子能带的有效带隙(bandg
5、ap)随粒子的半径减因表达以及蛋白质—蛋白质相互作用的过程中,为获取及利少而增加,导致吸收光谱和荧光光谱的蓝移。光谱性质主要用各种生物化学信息提供了革命性的手段。最近Weiss等取决于半导体纳米粒子的半径大小,而与其组成无关,通过[1][2]人和Nie等人都成功地利用纳米材料(量子点)标记生改变粒子的大小可获得从紫外到近红外范围内任意点的光[6]物大分子并取得重要的成果,这一成果将对生物分子的检测谱。小的量子点产生短波长的光子,看起来是兰色,越大方法产生重要影响。本文综述了量子点标记物的原理、特点的点,光子的波长越大,所发出的光也越红。这种发光图谱及在生物医学领域的应用前景
6、。的形成是因为半导体分子外层电子存在严格的能量级,被称1纳米标记物的原理和特点作bands。一个光子给电子一个爆发的能量,使它能够跃迁纳米是一种长度单位,它是英文“Nanometer”中译名“纳到一高能量的轨道上。能量差越小,越发光活跃,发的光波诺米特”的简称,英文中的前缀“Nano”是十亿分之一的意思,长越短,光越蓝。如用ZnS包裹的CdSe量子点,直径211因此,一纳米就是十亿分之一米,记作nm。纳米技术是20nm,发射绿光,直径416nm发射红光,改变其直径可获得从[1,5～7]世纪90年代出现的一门新兴技术。它是在0110至100纳米蓝色到红色波长范围内的发射光谱尺
7、度的空间内,研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭标记生物分子的量子点是一种核壳结构的物质,它是以新技术。其实质就是要操纵原子和分子,达到直接用原子和一种量子点(CdSe、CdTe等)为核,在其外部使用另一种材料[3]分子制造具有特定功能产品目的。(ZnS、ZnSe、CdS等)形成表面的薄层,此结构可得到较高的发[8]纳米的量子尺寸效应是指:大块材料的能带可以看成是光产率和较好的光化学稳定性。连续的,而介于原子和大块材料之间的纳米材料的能带将分与传统的染色分子相比,量子点有许多优点。小的无机裂为分立的能级。能级间的
