據(jù)今日俄羅斯報(bào)道，俄羅斯科學(xué)家近日研制出穩(wěn)定的量子點(diǎn)外殼，或可安全用于診斷癌癥和控制藥物劑量。

圖片來自發(fā)表在《分析和生物分析化學(xué)》(Analytical and Bioanalytical Chemistry)的論文

量子點(diǎn)是由數(shù)千個(gè)原子組成的半導(dǎo)體晶體，僅有十億分之一米的大小。它能夠在極寬的光帶內(nèi)吸收光，并在極窄的波長間隔內(nèi)發(fā)射光，波長間隔取決于納米晶體的尺寸，使得量子點(diǎn)以嚴(yán)格定義的顏色發(fā)光。

前述特性使量子點(diǎn)幾乎成為生物對象的超靈敏多色配準(zhǔn)以及醫(yī)學(xué)診斷的理想手段，并已在各種現(xiàn)代裝置的開發(fā)中得到廣泛應(yīng)用，例如：電視屏幕、激光器、高效能的太陽能電池。來自俄羅斯薩拉托夫國立研究型大學(xué)的科學(xué)家表示，大多量子點(diǎn)含有重金屬成分，并通常只在有毒有機(jī)溶劑中穩(wěn)定，這限制了它們在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的使用。

基于發(fā)光量子點(diǎn)的亮度和穩(wěn)定性，可以建造用于確定癌性腫瘤或自身免疫抗體的生物標(biāo)志物的測試系統(tǒng)，以及用于控制劑量和藥物輸送系統(tǒng)的測試系統(tǒng)。為了避免中毒，有必要制造一個(gè)外殼，把量子點(diǎn)的所有化學(xué)元素保留在其中，并以原始形式將其從機(jī)體中移除。

此次，俄羅斯薩拉托夫國立研究型大學(xué)科學(xué)家與來自德國的同事研究了半導(dǎo)體量子點(diǎn)建立的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，開發(fā)了能把量子點(diǎn)轉(zhuǎn)移到水介質(zhì)和生物流體中的外殼。相關(guān)成果發(fā)表在《分析和生物分析化學(xué)》(Analytical and Bioanalytical Chemistry)。

圖片來自《分析和生物分析化學(xué)》(Analytical and Bioanalytical Chemistry)

“我們已經(jīng)獲得了涂有一層薄薄的半導(dǎo)體且導(dǎo)電性逐層增加的納米晶體，這使得能夠?qū)⒆贤饩€輻射高效地轉(zhuǎn)化為彩色輝光。這樣的系統(tǒng)可以借助類玻璃結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到水中。”薩拉托夫國立研究型大學(xué)化學(xué)研究所普通和無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室高級研究員Olga Goryacheva說道。

研究人員使用了硅酸鹽外殼（這是在自然界中以礦物形式發(fā)現(xiàn)的硅酸鹽，其中最著名的硅酸鹽是玻璃）。研究人員表示，硅酸鹽外殼不僅有助于完整保持半導(dǎo)體晶體，把其光學(xué)特性維持在過去水平上，而且富含生物活性元素。“硅酸鹽外殼直接附著在晶體原子上，形成一層非常薄的透明層，其性質(zhì)與玻璃類似。目前，我們積極使用這種外殼為緊急情況部門開發(fā)針對心臟病的高靈敏度快速檢測試紙。這種試紙有助于確定食物中的毒素。”

薩拉托夫國立研究型大學(xué)科學(xué)家制造的另一種納米晶體由幾種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組成，即所謂的“合金”量子點(diǎn)，它們可在半導(dǎo)體之間平穩(wěn)過渡，其簡化的合成過程更加省時(shí)。

為了把量子點(diǎn)轉(zhuǎn)移到水中，研究人員采用了一種完全不同的技術(shù)：把含有硫的巰基乙酸一端嵌入晶體表面，另一端確保在水中的溶解度。“結(jié)果表面就像蓬松的‘皮大衣’，各種分子可以附著在上面。這種‘皮大衣’中的量子點(diǎn)保持高達(dá)10納米的尺寸”，薩拉托夫國立研究型大學(xué)化學(xué)研究所普通和無機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室初級研究員Daniil Drozd說道。

Drozd表示，前述系統(tǒng)對許多氧化劑很敏感，量子點(diǎn)的輝光在腐蝕性介質(zhì)附近減弱，這有助于使用新技術(shù)來確定化療期間人體血液中癌癥藥物是否過量并調(diào)整劑量，顯著降低治療的副作用。研究人員希望到 2024年底能夠證明，基于量子點(diǎn)的分析系統(tǒng)在調(diào)整用于治療乳腺癌、淋巴瘤和肝癌的藥物米托蒽醌劑量方面的效果。