近场扫描光学成像结合量子点标记的纳米技术在细胞生物学中的应用

近场扫描光学显微镜（NSOM）对传统的光学分辨极限产生了革命性的突破,可在超高光学分辨率下无侵人性和无破坏性地对生物样品进行观测。量子点（QDs）具有极好的光学性能,如荧光寿命长、激发谱宽、生物相容性强、光稳定性好等优点,适合先进的生物成像。NSOM结合QDs标记的纳米技术被应用在细胞生物学中。通过纳米量级NSOM免疫荧光成像（50nm）对特定蛋白分子在细胞表面的动态分布进行可视化研究和数量化分析,阐明了蛋白分子在不同细胞过程中的作用机制。因此,NSOM／QD基成像系统提供了单个蛋白分子最高分辨率的荧光图像,为可视化研究蛋白分子机制的提供了一种强有力的工具。     

量子点在基因转染中的应用研究进展

量子点因其独特的纳米尺寸效应、光学特性和生物相容性,既能作为纳米载体与目的基因结合,又能作为纳米荧光标记物跟踪记录其在转染过程中的位置,给基因工程的发展带来了新的契机。在阐述量子点用于基因转染的优势、标记基因的方法等基础上,作者系统综述了量子点在基因转染中的应用,并对其发展趋势和应用前景进行了展望。     

量子点在生物学中的应用

量子点是一种无机荧光材料,它具有独特的光物理特性,如其激发光谱宽且连续分布,而发射光谱呈对称分布且宽度窄,而且可通过改变量子点内核的尺寸对其发射光波长进行精细调节等。量子点的这些特性正引起人们日益广泛的关注,并在很多领域得到了应用。本文介绍了量子点的组成以及它的光学特性,同时介绍并讨论了近年来量子点在生物学领域应用的进展以及存在的问题。     

CdSe/ZnS-SA量子点细胞毒性的初步研究

目的：探讨链亲和素修饰的CdSe/ZnS核壳结构量子点（CdSe/ZnS-SA）对稳定转染pcDNA3.1/APP595/596质粒的人胚肾（HEK293）细胞的短期毒性作用.方法：将CdSe/ZnS-SA量子点与稳定转染pcD-NA3.1/APP595/596质粒的HEK293细胞共培育,在倒置荧光显微镜下观察细胞形态学变化;MTT法测定细胞活性;流式细胞术检测细胞凋亡率.结果：终浓度为2.5 nmol/L-20 nmol/L的CdSe/ZnS-SA量子点与HEK293细胞分别共育8h、16h、24 h后,细胞的形态无明显改变;终浓度为2.5 nmol/L-25 nmol/L的CdSe/ZnS-SA量子点与HEK293细胞分别共育8h、16 h、24 h,各处理组与对照组间,各处理组间的吸光度值、细胞凋亡率差异均无统计学意义（P＞0.05）.结论：一定浓度范围的CdSe/ZnS-SA量子点在短期内对稳定转染pcDNA3.1/APP595/596质粒的HEK293细胞无明显的毒性作用,具有较好的生物相容性.     

碳量子点抗菌活性的研究进展

碳量子点（Carbon quantum dots,CQDs）是一种新型碳纳米材料,具有独特的性质,逐渐得到广泛关注。由于CQDs主要是通过“自下而上”的方法制备,其表面具有更加丰富多样的基团,因此更容易衍生化和功能化,进而更容易得到具有特殊性质和功能的CQDs。同时,CQDs在水溶性、可修饰性、耐光漂白等方面具有明显的优势,并且还兼具低生物毒性和良好的生物相容性,使其在生物成像、生物传感和生物分子/药物传递等方面具有潜在的应用价值。随着CQDs研究的增多,各种不同功能化的CQDs得到发展,并被越来越多地用于抗菌方面。根据CQDs目前在医学领域的发展,本文对CQDs在抗菌方面的最新研究进展作一综述。     

量子点荧光探针在生物成像中的应用进展

量子点荧光探针是近几年发展起来的一种新型荧光标记物,拥有荧光染料及荧光蛋白所不能比拟的独特优势,已经在细胞功能研究及细胞表面和内部功能分子的探测、组织的成像和病灶的定位等方面得到了较为广泛的应用。本文对量子点的光学特性、生物化修饰及其在生物成像等方面的应用进展进行了较为详细的介绍,并展望了其应用发展。     

量子点的制备及其在生物医学中的研究

量子点是近几年发展起来的新型纳米材料,虽然研究起步较晚,但因其独特的电学和光学性质而成为人们关注的热点,在生物医学等多个领域有突破性的研究进展。本文主要介绍量子点的性质、制备方法及其在生物医学中的应用进展和存在的问题。     

量子点细胞毒性及其作用机制

纳米粒子(NPS)在工业和研究中的使用急剧增加,因而这种材料面临一个其潜在毒性的问题。不幸的是,对纳米颗粒与纳米/生物界面可能发生的相互作用没有足够的了解。广大科技工作者正在积极寻求日益关注的纳米技术对人类的影响答案。我们将从NPS在生物媒体中的浓度,尺寸大小,电荷,和配位体的稳定性方面来了解纳米粒子的性质和他们在生物环境中对细胞毒所起的作用;并初步探讨已知的机制,量子点可以破坏细胞,包括氧化应激引起的活性氧(ROS)。微小浓度量子点足以造成长期持久的,甚至是跨代的影响。本文讨论了从纳摩尔到皮摩尔浓度的诱导细胞损伤的量子点(QDS)的浓度,这意味着含镉量子点可以发挥表观遗传毒性,纳米基因毒性,重金属基因的毒性。在此为评估包括量子点的在内的纳米毒性的的纳米材料,我们采用量子点作为一个例证,来阐述以科学为基础的发展到纳米毒理学的相关的问题。     

量子点的荧光特性在生物标记成像中的应用及展望

与传统的荧光染料相比,量子点作为一种新型的无机荧光纳米材料,具有激发光谱宽而连续、发射光谱窄而对称、光稳定性好、荧光寿命长、量子产率高和生物毒性小等优点,被广泛地应用于生命科学的许多领域,其在细胞标记(固定细胞和离体活细胞)和活体示踪成像领域具有独特的应用优势.它突破了传统的有机荧光染料在荧光性能及生物毒性等方面的不可克服的缺陷.它的应用,极大地推动了生命体系高灵敏、原位、实时、动态示踪成像研究的发展.该文综述了量子点的荧光性质及其在细胞标记(固定细胞和离体活细胞)和活体实时动态示踪成像中的应用,并对其在荧光原位杂交,流式细胞术,实时荧光定量pcr等方面的应用前景进行了展望.     

功能化量子点在肿瘤诊治中的应用

量子点是一种半导体纳米晶体,它可发出激发荧光,具有亮度高、稳定时间长和发射光谱可调节等特性,是同时检测多信号的良好材料.这些独特性质使得它们在肿瘤诊治领域中的应用日益受到人们的重视.对量子点进行功能化修饰,如偶联抗体等活性物质后,可以对肿瘤细胞进行特异性识别及示踪,以实现对肿瘤的诊断和治疗.文中分别从分子靶向识别、淋巴结定位和药物传递等方面探讨了功能化量子点在肿瘤诊断和治疗中的最新进展.此外,还讨论了量子点的毒性以及用于肿瘤检测和治疗的多功能量子点的设计方法,并提出了其实际应用的潜在方向.     

Quantum Dots in Cell Biology

Quantum dots are semiconductor nanocrystals that have broad excitation spectra, narrow emission spectra, tunable emission peaks, long fluorescence lifetimes, negligible photobleaching, and ability to be conjugated to proteins, making them excellent probes for bioimaging applications. Here the author reviews the advantages and disadvantages of using quantum dots in bioimaging applications, such as single-particle tracking and fluorescence resonance energy transfer, to study receptor-mediated transport.     

含镉量子点的毒性研究进展

含镉量子点是典型的量子点,近年来受到广泛研究。含镉量子点的潜在毒性是其在生物成像及生物医药方面应用和发展的关键制约因素,因此,对其毒性作用的研究具有重要意义。目前对含镉量子点的体外毒性研究主要集中在人肝癌细胞(HepG2)、神经分泌细胞(PC12)等细胞实验及斑马鱼胚胎体外培养实验。体内毒性研究包括小鼠等动物实验。这些研究证实,量子点对HepG2等细胞系和小鼠、贻贝等动物均具细胞毒性。研究者们普遍认为,量子点是通过释放其组成中的重金属,诱导生物体产生活性氧自由基,进而引发细胞凋亡或自噬,但对量子点的具体毒性作用机制并不完全清楚。该文对含镉量子点的体内和体外毒性研究工作进展进行了综述,包括含镉量子点对肝肾细胞、神经细胞、血液细胞及免疫细胞等体外毒性研究工作,对陆生及水生动物等的体内毒性研究工作,旨在更好、更全面地评估含镉量子点的毒性,为今后对量子点的毒性作用机制研究提供方向,促进含镉量子点在生物医学方面的发展和应用。     

量子点在癌症研究中的应用

半导体量子点具有长时间、多目标和灵敏度高等独特的光化学性质,这些特性使量子点成为细胞标记和生物应用中得到了广泛的应用。利用量子点目标定位癌细胞,对于寻找癌变部位具有指导的作用。近年来,利用量子点作为光动力学治疗癌症的能量供体也得到了一定的研究。简单地介绍了量子点独特的光学性质,并从量子点标记癌细胞、可视化癌细胞表面功能和在光动力学治疗癌症等方面综述了量子点在癌症诊断和治疗中的应用。     

Synthesis of Quantum Dots Labeled Short Peptides and Imaging the T cell Surface Receptors with QDs-Labeled Peptides

Semiconductor quantum dots have been used for labeling many biomacromolecules and small molecules, but it remains a challenge to couple it with short active peptides that play critical roles in many physiological processes. Several binding methods for QDs and short peptides have been reported, but all with some limitations in amino acid sequence. In this paper, we report a method for synthesis of quantum dots labeled short peptides that is appropriate to any short peptide. The quantum dots (CdTe)-labeled short peptides were verified and characterized by RP-HPLC. The QDs-labeled peptides were applied to monitor the specific binding between two immune peptides and T cell surface receptors. The quantum dots-labeled immune peptides provide a powerful method for studying immunological functions of these peptides, and an effective strategy for monitoring their complex modulating processes in vivo.     

在光动力疗法中应用的量子点

概述了现存的主要量子点的构成及其特点,阐述了量子点的性质主要由量子点的成分、结构、包覆和尺寸所决定。并重点讨论量子点在光动力疗法中,量子点直接代替传统光敏剂、量子点的荧光共振能量转移、量子点作为宽禁带半导体材料TiO2的敏化剂等三种不同应用中,对量子点的要求,通过讨论指出由于其特性,量子点将在光动力疗法中得到更广泛的应用,也对在光动力疗法中应用的量子点的毒性及其他可能产生的问题提出了展望。     

量子点的近场激发荧光特性研究

近场光学显微镜具有nm量级的空间分辨率,量子点(quantum dots,QDs)荧光探针具有激发谱宽、发射谱线窄、荧光强度高、抗光漂白和稳定性高等优点,两者结合用于生物大分子的成像探测和识别具有广泛的应用前景。用近场光学显微镜对链霉亲和素偶联的QDs进行近场荧光激发,并对其荧光发射特性和光稳定性进行研究,结果表明:近场光学显微镜nm量级的空间分辨率,可以同时观察到了QDs的单体、二聚体和三聚体;QDs的荧光发射强度高,近场荧光像对比度好,单量子点的荧光半高宽达到25nm;对一定入射波长的单色激发光,QDs的近场荧光强度随着激发功率密度的增加线性增加,并很快趋于稳定。与传统的荧光染料如异硫氰酸荧光素相比,QDs的稳定性非常好,在激发功率密度为300W/cm2的近场辐射下,量子点的荧光强度超过6h基本保持不变,其抗光漂白能力远远高于普通荧光染料。