量子点与生物医学成像技术的研究进展

量子点在生物传感器中的应用研究进展关键信息项1、量子点的类型及特性名称：＿___________________________尺寸：＿___________________________发光波长：＿___________________________量子产率：＿___________________________稳定性：＿___________________________2、生物传感器的类型名称：＿___________________________检测原理：＿___________________________检测目标物：＿___________________________检测限：＿___________________________灵敏度：＿___________________________3、量子点在生物传感器中的应用场景医疗诊断：＿___________________________环境监测：＿___________________________食品安全检测：＿___________________________药物研发：＿___________________________4、研究方法与技术量子点的合成方法：＿___________________________生物传感器的构建技术：＿___________________________性能优化策略：＿___________________________数据分析方法：＿___________________________5、实验结果与数据分析检测结果的准确性：＿___________________________重复性和再现性：＿___________________________与传统方法的对比优势：＿___________________________存在的问题与改进方向：＿___________________________11 引言量子点作为一种新型的纳米材料，在生物传感器领域展现出了巨大的应用潜力。

量子点在生物成像中的应用研究量子点是由于量子限制效应而产生的半导体纳米晶体，大小在1纳米到10纳米之间，具有优异的光学性能和物理性能。

近年来，作为一种新型的荧光材料，量子点被广泛应用于生物成像领域。

其在成像深度、时间分辨率、检测灵敏度等方面具有优势，下面我们来一起看看量子点在生物成像中的应用研究。

一、量子点在生物成像中的应用1、荧光成像量子点的荧光发射峰比有机荧光染料更窄，且抗光变色性好，因此在生物成像中，常用于荧光研究。

过去，生物荧光成像主要利用非生物发光源，如荧光显微镜或闪光灯，但这种成像方式存在照射伤害、荧光衰减等问题。

而利用量子点发光特性进行荧光成像，因光致荧光产率高、光稳定性好而得到广泛应用。

而且单个量子点的荧光发射光谱特征独一无二，可以根据不同的激发波长特异性地标记物质，可以实现分子相互作用的动态观察和定量探究。

2、磁共振成像磁共振成像是近年来被广泛应用于医疗领域的影像技术。

利用磁共振成像可以扫描人体内部各个结构，不无创伤且分辨率高。

但其缺点是无法利用已知的方式来选择特定的结构来扫描，因而会按照一定的过程扫描全部区域，消耗时间较长。

利用量子点可以将MRI技术的分子靶向性、光学探针的生物发光等组合起来，导致新的思路被提出：量子点标记磁共振成像。

利用这种方法，可以选择性地将特定的量子点标记为靶标生物标记，并在尽可能短的时间内将与标记物有关的成像数据提取出来。

二、量子点在生物成像中的研究进展1、量子点作为生物标记物量子点在生物成像中作为标记物常用于荧光成像。

其主要优点在于，与传统的无机晶体荧光染料相比，他们发射光谱更窄，抗光照和光损伤性能更好。

同时，由于量子点荧光发射峰相对固定不变，具有较好的光学性质，可以根据标记物质浓度和及时性来提高标记效果。

2、发展量子点荧光标记技术量子点荧光标记技术是目前生物成像领域研究的关键。

在标记成像的时候，标记的分子量、大小和被观察的分子的存在状态等都是制约其在生物成像区域的应用的重要因素。

量子点的应用及研究进展量子点是一种具有特殊性质的纳米材料，由数十至数百个原子组成，呈现出一维、二维或三维结构。

由于其微小的尺寸和量子效应的存在，量子点具有独特的光学、电学和磁学性质，因此在许多领域中有广泛的应用。

以下是关于量子点应用及研究进展的基本介绍。

1.光学应用：量子点可被用作照明技术领域的荧光材料，可以制造出更高效的发光二极管（LED）和荧光板。

由于其可以调控颜色和发光强度的能力，量子点在显示技术中被广泛应用，如高分辨率显示器和电视显示屏等。

此外，量子点还可以用于生物荧光成像、生物传感和生物荧光标记等领域。

2.光电子学应用：量子点具有窄带隙和较高的电子迁移率特性，这使得它们成为高效能量转换材料的理想选择。

量子点太阳能电池具有高吸收效率和较低成本，已成为新型能源技术的研究热点。

此外，量子点还可用于光电子器件，如激光器、光纤通信和光传感器等领域。

3.生物医学应用：量子点在生物医学领域中有广阔的应用前景。

由于其优异的光学性质，量子点可用于生物成像，如荧光标记和生物分子探测等。

此外，量子点还可以用于药物递送系统和癌症治疗，通过调控量子点的表面性质和功能，可以实现精确、高效的药物释放和靶向治疗。

4.传感器应用：量子点作为高灵敏度和高选择性的传感器，被应用于环境监测、食品安全和生物传感等领域。

例如，量子点可以用于检测重金属离子、有机污染物和生物分子等，具有快速响应和高灵敏度。

尽管量子点在各个领域有广泛的应用前景，但目前仍存在一些挑战需要克服。

例如，量子点的合成方法和表面修饰技术需要进一步改进，以提高材料的稳定性和可控性。

此外，量子点的生物相容性和生物安全性等问题也需要重视。

总体而言，量子点的应用及研究进展正在迅速发展，各个领域都在探索量子点材料的新应用。

通过不断地研究和创新，相信量子点将在未来为我们开创更多的科技突破。

量子点技术在生物检测中的应用随着现代科技的不断更新和发展，生物检测已经成为了一个相当重要的领域。

在医学、环保、食品安全以及生物学研究等方面，生物检测都发挥着非常重要的作用。

而在生物检测的实际应用中，一项名为“量子点技术”的新兴技术开创了更为广阔的应用空间。

一、量子点技术简介量子点技术是一种半导体纳米材料的制备技术。

所谓“量子点”，是指由数十、数百个原子组成的微小颗粒。

它的特点是具有优异的特殊性能，成为了研究热点。

在实际应用中，量子点材料作为一种纳米材料，具有可调控的荧光性质、极窄的发射峰、高荧光量子产率、宽波段吸收和宽波段荧光等优异特性，这种性质赋予了量子点技术独特的应用优势。

二、量子点技术在生物检测中的优势相比传统的生物检测技术，量子点技术在生物检测方面表现出了明显的优越性。

1. 灵敏度高量子点的特有构造使其对外部环境的变化非常敏感，其荧光信号的变化可以反映样本中的生物分子含量的改变。

因此，通过荧光信号的变化，我们可以获得对生物样本中生物分子浓度的高灵敏度检测。

2. 选择性好量子点技术可以制备出具有红外吸收的量子点，这种涂层在生物检测的应用中非常有用。

因为在生物检测中，原生物分子的红外光谱特征非常强烈，研究人员可以将这种红外吸收的量子点与目标分子配对使用，达到高度选择性的生物分子检测效果。

3. 容易操作量子点技术中使用的微纳制造技术已经得到了相当程度的成熟，这使得量子点材料可以在实验室级别中得到制备和处理。

另外，制备好的量子点也很容易与蛋白质等生物分子配对，产生一定的荧光信号，从而实现生物检测。

三、量子点技术在生物检测中的实际应用1. 生物分子分析在生物分子分析中，我们可以将目标分子与滴定水和标记材料混合，观察荧光信号的变化来检测其浓度。

这种方法特别适用于癌症细胞、病毒和细菌等生物标志物的检测。

2. 细胞成像量子点技术可以将荧光粒子添加到目标细胞中，然后再配对一个合适的激发波长来观察细胞成像。

量子技术在医学领域中的运用分析在医学领域中，人们对生命现象的观察与研究已经深入到了微观世界，包括单细胞、单分子等层面。

所以加强生物核酸、蛋白质、多肽等检测是研究者的重点努力方向。

量子技术作为一种新型的纳米型荧光分析方法，无论是检测灵密度上，还是检测效率上，都比传统的检测技术更强。

量子点由于具备独特的光学特性，该项技术在无机离子传感器、生物大分子传感器、生物标记、细胞标定等领域应用十分广泛，可以说该项技术已经成为了纳米技术、纳米生物技术、纳米医学领域的新桥梁。

1、量子技术相关阐述量子技术也称之为量子点技术（Quantum dots,QDs），是一种在把激子在三个空间方向上束缚住的半导体纳米结构。

也被人称之为超晶格、人造原子、超原子、量子点原子等，是上世纪90年代所提出的一种概念。

这种约束可以归结于静电势，两种不同半导体材料界面，半导体表面，或者是三者结合。

量子点的量子化能谱相分离，所对应的波函数在空间上位于量子点中，并延伸出多个晶格周期。

量子点在生物标记、细胞成像等方面具有很大的发展空间，并在多年研究中解决了量子点在生物探针靶向性以及生物相容性等问题，让量子点正式进入到了生物荧光标记领域，也反映出了量子点在生物医学领域中的发展空间，对推动生物医学领域的发展有着重要意义。

相比其他的有机荧光物相比，量最点具备理化特性包括：（1）可以调整波长，通过控制量子点的大小以及构成材料比，即可对其发光颜色进行调整；（2）一元激发，多元发射，同一个波长可以激发不同波长的量子点；（3）较窄的荧光光谱，并且对称；（4）强度非常高且抗漂白性能强，相比荧光素，量子点荧光强度是其20倍，稳定性更是高出了100倍，在多次激发之后也不容易被漂白。

也正是因为量子点具备这些特性，所以在肿瘤成像、靶向治疗、分子诊断方面有着极大的发展潜能。

2、量子点在医学领域中的应用现如今，量子点在荧光探针生物体研究领域的应用最为广泛。

不同材料的量子点可以有效替代各类荧光染料，与生物分析偶联，从而实现胞内组分运动、细胞器定位、信号转导原位杂交等研究工作。

纳米科学中的量子点研究进展纳米科学是一门新兴的学科，震撼了科学界。

量子点的发现和研究是纳米科学中的一大领域，它的研究成果不仅在基础研究领域有着重要意义，而且在生物医学、信息存储以及能源等领域也有着广泛的应用。

那么，纳米科学中的量子点研究目前的进展是什么？量子点的定义量子点，又称为纳米晶，在二十世纪八十年代初被发现，指的是粒径在0.1 ~ 10纳米之间，由几百到几千个原子组成的半导体微晶体，具有晶体结构，呈现出不同的颜色。

量子点的大小处于微观和宏观之间，利用“大小效应”和“量子效应”可以调控其电、光、热等性质。

研究现状在生物医学方面，纳米晶可以应用于药物输送、成像和诊疗等多个领域。

量子点荧光探针具有灵敏度高、稳定性好的优点，广泛应用于细胞成像和分析。

高品质量子点荧光材料可以作为癌症治疗药物平台，为药物的运输和靶向治疗提供技术保障。

在信息存储方面，量子点荧光物质是制备超高密度数据存储介质的理想材料。

运用量子点的特性，可以实现超高密度的存储、以及更加高效的读取数据速率。

而量子比特（Qubit）仍然是量子计算技术的关键构件之一，其中，基于半导体量子点的量子比特是当前亟待解决的关键问题。

在能源方面，太阳能电池和燃料电池的应用研究是当前的热点问题之一。

作为太阳能电池材料，量子点可以提高太阳能的吸收效率、增强光伏转换效率。

对于燃料电池，量子点光催化剂则是燃料电池中产氢过程中关键的光催化材料，其优异光催化性能使其备受关注。

未来的发展方向量子点领域的发展方向，涉及到物理、化学、材料科学等研究领域，具有前瞻性，值得期待。

纳米科学中的量子点研究未来的发展方向有以下几个方面：一是基于量子点的生物和医学成像领域。

发展出分子分辨率的光学成像装置和生物与医学成像的软件分析工具，提高光学成像技术的质量与空间分辨率，使得量子点荧光成像技术能够实现在低光量、广范围的样本中高速成像。

二是基于量子点的光电激发与太阳能电池领域。

目前，太阳能电池利用率的提高是研究的热点。

碳量子点是一种新型纳米材料，在催化和生物医学领域具有广泛的应用前景。

本文将从碳量子点的结构特征、催化应用和生物医学应用三个方面进行阐述。

一、碳量子点的结构特征碳量子点是一种直径在1纳米以下的碳基纳米材料，具有优异的光电性能和生物相容性。

其结构特征包括：1. 大小均一：碳量子点的直径一般在1纳米左右，具有较高的大小均一性；2. 量子尺寸效应：由于其尺寸小于激子束缚半径，因此呈现出量子尺寸效应，表现出特殊的光电性能；3. 表面官能团：碳量子点表面富含羟基、羰基等官能团，使其具有良好的分散性和生物相容性。

二、碳量子点在催化应用中的研究进展碳量子点在催化领域具有广泛的应用前景，主要体现在以下几个方面：1. 电催化剂：碳量子点通过调控其能带结构和表面官能团，可用作氧还原、析氢和二氧化碳还原等电催化反应的催化剂；2. 光催化剂：利用碳量子点的光电性能，可构建光催化体系，实现光解水、光催化CO2还原等反应；3. 催化剂载体：碳量子点表面富含官能团，具有良好的活性位点，可用作金属纳米粒子的载体，提高其在催化反应中的稳定性和活性。

三、碳量子点在生物医学应用中的研究进展碳量子点在生物医学领域具有诸多应用，包括：1. 生物成像：碳量子点由于其较好的荧光性能和生物相容性，可用于细胞成像、组织成像等生物成像领域；2. 肿瘤治疗：碳量子点可通过光热和光动力等方式对肿瘤进行治疗，具有较好的治疗效果和生物安全性；3. 药物传输：利用碳量子点的荧光特性和载药功能，可实现药物的靶向输送和释放，提高药物的疗效和减轻副作用。

碳量子点作为新型纳米材料，在催化和生物医学领域具有广泛的应用前景。

随着对其结构特征和性能的深入研究，相信碳量子点将在未来得到更广泛的应用和发展。

（扩写部分）四、碳量子点在催化应用中的新进展除了上文提及的催化应用，碳量子点在催化领域还有一些新的应用和研究进展：1. 电催化剂：近年来，研究人员不断探索碳量子点在氧气电还原反应（ORR）中的应用。

创新论坛科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald253量子点技术是20世纪70年代末，产生的一种新技术。

此后的大约20年的时间里，人们对量子点的研究都主要集中在光电方面。

直到1998年，A l iv is at o s 和Nie两个研究小组分别在S c ie nc e上发表有关量子点作为生物探针的论文。

论文首次将量子点应用于活细胞体系研究，两个研究小组解决了量子点与生物大分子偶联的问题及将量子点如何变为水溶性的问题。

由此开启量子点应用于生物医学的大门。

其后，随着量子点合成技术的不断改进，具有优良光学特性的量子点被合成，科研人员将量子点应用于生物医学的研究也在不断扩展。

1 量子点的基本特性量子点（QD s）是一种由半导体材料（I I-V I族或I I I-V 族元素）制成的，尺寸在2～20 n m 之间的纳米粒子。

作为一种新型的半导体纳米材料，与荧光染料相比，量子点具有其独特的光学及理化性质:(1)量子点的发射光谱与量子点的尺寸粒径以及组成成分相关联，即通过改变量子点的尺寸和它的化学组分可以使发射光谱不同；（2）与传统的有机荧光染料相比，量子点的激发谱较宽，发射谱较窄。

因此，可实现一元激发多元发射，即可用于多色标记。

而传统的有机荧光染料的激发光波长范围较窄，多种波长的激发光才能激发不同荧光染料。

此外，量子点的发射峰窄而对称，且无拖尾现象，不同量子点同时使用时不易出现光谱交叠，更有利于研究工作的开展；(3)量子点光稳定性好，这有利于对标记物体进行长时间的观察；(4)量子点发射光谱与激发光谱几乎不重叠，即有较宽的斯托克斯位移，有利于荧光光谱信号的检测；（5）量子点荧光寿命长。

当光激发数纳秒以后，大多数的自发荧光背景已经衰减，而量子点荧光仍然存在，此时即可获得无背景干扰的荧光信号（信噪比高）；(6)各种化学修饰之后生物相容性好，可以进行特异性连接，进行生物活体标记和检测。

碳量子点在细胞和组织荧光成像中的应用以碳量子点在细胞和组织荧光成像中的应用为标题，本文将探讨碳量子点在细胞和组织荧光成像中的应用及其优势。

细胞和组织荧光成像是一种常用的生物医学研究技术，可以用于观察和研究细胞和组织的结构、功能和代谢过程。

传统的荧光探针往往存在着荧光强度低、光稳定性差、光谱重叠等问题，限制了其在生物成像中的应用。

而碳量子点具有荧光强度高、光稳定性好、多色发射等特点，因此在细胞和组织荧光成像中展现出巨大的应用潜力。

碳量子点在细胞荧光成像中的应用已经取得了显著的进展。

由于碳量子点具有较小的尺寸和高的比表面积，可以通过改变其表面修饰和功能化，使其具有针对性地进入细胞，并在细胞内发出荧光信号。

研究人员可以利用碳量子点的多色发射特性，通过调节激发光波长和观察窗口，实现对不同细胞器的定位和形态学分析。

同时，碳量子点还可以用作细胞标记物，通过与生物分子的特异性结合，实现对细胞的靶向成像和功能分析。

这些应用使得碳量子点在细胞荧光成像中成为一种有力的工具。

碳量子点在组织荧光成像中也具有广阔的应用前景。

相比于传统的有机荧光探针，碳量子点具有更高的荧光强度和更好的光稳定性，可以产生更清晰和稳定的荧光信号。

此外，由于其较小的尺寸和良好的生物相容性，碳量子点可以通过不同途径进入组织，如静脉注射、局部注射等，实现对组织的荧光成像。

研究人员可以利用碳量子点的多色发射特性，通过调节激发光波长和观察窗口，实现对组织的多参数成像和分析。

此外，碳量子点还可以与其他功能分子或药物结合，实现对组织的靶向成像和治疗。

这些应用使得碳量子点在组织荧光成像中具有重要的应用价值。

碳量子点在细胞和组织荧光成像中的应用优势不仅限于以上几点。

碳量子点具有较低的毒性和较好的生物相容性，可以在活体内实现长时间的荧光成像。

此外，碳量子点还具有较高的化学稳定性，可以耐受生物环境中的酸碱性、高温等条件，从而保证其在生物成像中的稳定性和可靠性。

这些优势使得碳量子点在生物医学研究中成为一种备受关注的新型荧光成像探针。

生物医学领域中量子力学的运用探讨-力学论文-物理论文——文章均为WORD文档，下载后可直接编辑使用亦可打印——生活中的力学论文第七篇：生物医学领域中量子力学的运用探讨摘要：量子力学是描述微观粒子运动规律的物理学分支。

随着量子理论的快速发展以及仪器和技术的进步，基于量子力学原理的各项技术在不同学科得到应用，如量子计算、量子通讯、量子计量、量子成像、量子点荧光技术以及计算机辅助药物设计等，这些技术的应用为科研工作提供了极大的便利。

文章主要综述了量子力学在生物医学领域的应用。

关键词：量子力学; 量子技术; 生物医学;Quantum mechanics in biomedical scienceFANG Huiling WANG HualiangShanghai Center for Clinical LaboratoryAbstract：Quantum mechanics is a branch of physics,which studies the laws of motion of particles at small scales and atoms at low energy levels. As a result of the rapid development of quantum theory and progress in instruments and techniques,various quantum techniques based on quantum theory are widely used in different disciplines,including quantum computing,quantum communication,quantum metrology,quantum imaging,quantum dot luminescence and computer-aided drug design,which makes scientific researches more convenient. Selected applications for quantummechanics are given in this review mainly focusing on the perspective of biomedical science.量子是表现某物质或物理量特性的最小单元。

中国在量子点领域的发展现状引言：量子点作为一种新型纳米材料，具有独特的光电性质和应用潜力，在光电子学、生物医学、能源等领域展现出了巨大的应用前景。

近年来，中国在量子点领域的研究和应用取得了重要进展，成为全球领先的力量之一。

一、量子点的概念和特性量子点是一种纳米级别的半导体材料，其尺寸在纳米尺度范围内，可用于控制和调节光电子性能。

由于量子效应的存在，量子点具有尺寸量子化效应、量子限制效应和边缘效应等特性，使其在光学、电学和磁学等方面表现出了与体块材料截然不同的性质。

二、中国在量子点合成技术方面的进展1. 溶液法合成：中国的研究者在量子点合成技术方面取得了重要突破，发展出了溶液法合成量子点的新方法。

通过控制反应条件和添加适当的表面配体，可以实现对量子点尺寸、形状和光学性质的精确调控。

2. 气相法合成：中国的科学家们也在气相法合成量子点方面做出了重要贡献。

采用化学气相沉积等技术，成功制备出了高质量、大规模的量子点材料，为量子点的商业化应用奠定了基础。

三、中国在量子点光电子学领域的研究进展1. 量子点光电子学基础研究：中国的研究团队在量子点的光电子学基础研究方面取得了重要进展。

他们通过调控量子点的尺寸和结构，实现了对光电子性能的精确控制，为量子点在光电子学中的应用提供了理论和实验基础。

2. 量子点光电子器件的研制：中国的科学家们在量子点光电子器件的研制方面也取得了重要突破。

他们成功地制备出了量子点激光器、量子点太阳能电池和量子点光电二极管等器件，并实现了高效率和稳定性能，为量子点在光电子学领域的应用提供了关键技术支持。

四、中国在量子点生物医学领域的研究进展1. 量子点生物标记：中国的研究者利用量子点的荧光性质，成功地将其应用于生物标记领域。

量子点具有较高的荧光亮度和较长的寿命，可以用于细胞成像、分子探针和药物传递等方面，为生物医学研究提供了强有力的工具。

2. 量子点生物传感：中国的科学家们还利用量子点的敏感性和选择性，开展了量子点生物传感的研究。

量子点行业报告量子点技术是一种新兴的纳米材料技术，具有广泛的应用前景。

量子点是一种纳米级别的半导体微粒，其尺寸在1到100纳米之间，因此具有特殊的光学和电学性质。

量子点技术已经在显示器、生物成像、光电器件等领域取得了重要进展，并且在未来还有很大的发展空间。

首先，量子点在显示器领域的应用已经取得了重大突破。

目前，市面上的一些高端电视和显示屏已经开始采用量子点技术。

量子点显示屏具有更高的色彩饱和度和更广的色域，能够呈现更加真实和细腻的画面。

与传统的液晶显示屏相比，量子点显示屏具有更低的能耗和更长的使用寿命，因此备受消费者青睐。

随着量子点技术的不断成熟和成本的降低，预计未来量子点显示器将会逐渐普及，成为主流产品。

其次，量子点在生物成像领域也有着广泛的应用前景。

由于量子点具有优异的光学性能，可以发出特定波长的荧光，并且具有较长的发光寿命，因此在生物标记和成像方面具有独特的优势。

科研人员已经利用量子点技术研发出了用于癌症诊断、药物传递和细胞追踪的生物成像产品。

未来，随着生物医学领域的不断发展，量子点生物成像技术有望成为重要的研究工具和临床诊断手段。

此外，量子点技术还在光电器件领域展现出了巨大的潜力。

由于量子点具有可调节的能带结构和优异的光电转换效率，因此可以用于制备高效的太阳能电池、光电探测器和发光二极管等器件。

目前，科研人员已经成功研发出了效率较高的量子点太阳能电池，并且不断改进其稳定性和成本效益。

未来，量子点技术有望成为清洁能源领域的重要支撑，为人类解决能源危机和环境污染问题提供新的解决方案。

总的来说，量子点技术是一项具有巨大潜力的新兴技术，已经在多个领域取得了重要进展。

随着技术的不断成熟和成本的降低，量子点技术有望在未来成为重要的产业和市场。

同时，我们也需要注意量子点技术可能带来的环境和安全问题，加强对其潜在风险的评估和管理。

希望在政府、企业和科研机构的共同努力下，量子点技术能够为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。

量子点在生物医学领域的应用进展【摘要】量子点是近年来发展起来的一种性能优异的新型荧光纳米材料，已成为纳米技术领域最受关注的研究对象之一，并成功应用于生命科学等领域。

本文介绍了量子点的基本概念和性质，对量子点在生物医学领域的应用进行了综述和展望，指出了目前存在的问题和今后的发展方向。

【关键词】量子点；生物医学；荧光；纳米粒子1量子点的概念及特性量子点(quantum dots, qds) 又称半导体纳米微晶体，是半径小于或接近于激子玻尔半径的一类无机半导体纳米粒子，主要由ⅱb - ⅵa (如cdse，cdte，znse 等) ，ⅲa-ⅴa( 如inas，inp 等) 组成的，粒径在1—10nm，能够光致发光的半导体纳米晶。

qds具有一般纳米微粒的基本性质如表面效应、体积效应和量子尺寸效应,具有宽的激发光谱、窄的发射光谱、可精确调谐的发射波长，正是基于量子点独特的光学性质使得它克服了传统的用于标记或衍生的荧光试剂如荧光素类、罗丹明类等有机化合物存在荧光量子产率低、易光漂白及发射光谱宽等缺点。

qds 所具有的优异的光谱性能，在生物化学、细胞生物学、分子生物学、生物分析化学等研究领域显示出极其广阔的应用前景，并逐步地应用于蛋白质及dna的检测、药物靶向治疗、活细胞生命动态过程的示踪及动物活体体内肿瘤细胞的靶向示踪等生物分析与医学诊断领域，并取得了丰硕的研究成果［1］。

2量子点的应用2.1 量子点在细胞成像中的应用对单个活细胞的一些活动进程进行高效、灵敏的监测将有助于阐明一些重要的细胞生理过程和药物代谢机制，有利于了解生物体的复杂性以及动力学特征。

发展特异性和选择性的qds 是细胞和生物分子标记的一大挑战。

经巯基乙酸修饰的qds 连接到转铁蛋白上后，再把qds-转铁蛋白同表面存在大量转铁蛋白识别受体的hela 细胞一起培养，发现其可以被hela 细胞表面的受体识别并吞噬进入细胞内部，首次实现了qds 应用于离体活细胞实验[2]。

半导体聚合物量子点(Pdots)在生物医学领域的研究进展刘义章;王磊;周凯;巩振虎【摘要】半导体聚合物量子点(Pdots)作为一类新型荧光材料,因其优越的光物理性质,在细胞成像、生物化学检测和药物载体及基因治疗等生物医学领域有着极其广阔的应用前景.介绍了Pdots的制备方法、光物理性质,重点讨论了Pdots作为荧光探针在细胞成像及生物化学检测方面的研究进展,综述了当前研究的主要发展方向和存在的问题.【期刊名称】《佛山科学技术学院学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(036)005【总页数】6页(P67-72)【关键词】半导体聚合物量子点(Pdots);荧光探针;细胞成像;生物检测【作者】刘义章;王磊;周凯;巩振虎【作者单位】滁州职业技术学院食品与环境工程系,安徽滁州239001;滁州职业技术学院食品与环境工程系,安徽滁州239001;滁州职业技术学院食品与环境工程系,安徽滁州239001;滁州职业技术学院食品与环境工程系,安徽滁州239001【正文语种】中文【中图分类】R318半导体聚合物量子点（Semiconducting Polymer Dots,Pdots）作为一类新型荧光材料，近年来得到快速发展。

因其具有大的光吸收截面、高荧光量子效率、胶体稳定性以及生物兼容性等特性，对开发小尺寸、高亮度、无毒、稳定的纳米荧光探针是非常适合的；它为荧光成像技术的发展提供了有效的标记方法，在生物检测、细胞生物学和临床医学等领域具有广阔的应用前景[1-4]。

1 半导体聚合物量子点（Pdots）的制备和光物理性质1.1 Pdots的制备方法Pdots的熔点较低而且热稳定性不够好，其制备方法与常用制备纳米粒子的方法有所区别，主要有微乳液法和纳米沉淀法两种[5]。

微乳液法中，双亲性表面活性分子用来形成含疏水半导体聚合物胶束的水溶性液体，但是这种方法制备的荧光量子产率低，粒径也比较大[6]。

常使用聚电解质涂层Pdots[7]，以提高Pdots的可加工性、降低生物毒性和提高生物相容性与稳定性，实现其在生物医学领域的应用。

量子点及其生物学应用的研究进展近年来，量子点因其独特的光学和电学性质，成为了材料科学、化学和生物学等领域的研究热点。

特别是，在生物学领域中，量子点作为一种新的、多功能的纳米标记物，显示出了广泛的应用前景，因为它们有很大的潜力在生物成像、电子学、光电子学和诊断等领域内发挥作用。

下文将探讨量子点及其生物学应用的研究进展。

一、量子点的概述量子点是一种由几十或者几百个原子构成的半导体微晶体，其尺寸在1-20纳米之间。

由于量子点的体积较小，与其表面积相比非常大，这就导致了它们具有多种物理和化学性质的变化。

更具体地说，量子点的光学、电学和热学性质与它们的大小和形状紧密相关。

二、量子点在生物成像中的应用生物成像是一种基于显微镜和光学技术的生物研究方法，被广泛用于生物学和医学领域。

早期的生物成像技术存在一些限制，如对于样品的需求较高。

随着量子点技术的进步，已经出现了一些解决方案。

量子点可以产生比传统荧光染料更明亮的荧光，且具有更长的荧光寿命，这使得它们在荧光显微镜下成像更为有效。

同时，由于量子点的尺寸和表面特性可以调节，因此可以对量子点进行表面修饰，引导它们在特定的生物靶标上结合，从而通过定位标签对生物分子和细胞进行成像。

三、量子点在生物学诊断中的应用量子点已经被广泛应用于生物学诊断中。

传统的生物学诊断方法常常需要基于荧光染料或化学发光标记来检测生物靶标或细胞生理学性质。

这些方法的主要缺点是在检测过程中会对靶标发生损伤，并且产生比较低的灵敏度和特异性。

量子点则具有能够将自身荧光峰配对至多种波长，可以用于多光子共振成像，具有更高的检测灵敏度和特异性。

此外，量子点还可以通过大规模配对或生物可降解的胶体转变，用于生物标志物的检测和诊断。

四、量子点蛋白质测定的应用由于量子点表面上的氧化层（ZnS或CdS）可强烈地结合含有负电荷的分子，因此已在蛋白质的检测中被广泛应用。

一些扫描电子显微照片显示了量子点与蛋白质之间的细微结构。

量子点在生物分析中的应用量子点是一种纳米尺度的半导体材料，因其独特的物理和化学性质，近年来在生物分析领域得到了广泛的应用。

本文将介绍量子点在生物分析中的一些主要应用，包括荧光标记、生物传感器、药物输送以及光热治疗等。

1、荧光标记量子点的一个显著特性是它们能够产生强烈的荧光。

与传统的荧光染料相比，量子点具有更高的荧光强度和稳定性，这使得它们成为生物分析中的理想荧光标记物。

例如，科学家们可以利用量子点将目标物标记为特异性抗体，从而可以追踪和定位肿瘤、病毒和其他病原体。

2、生物传感器量子点另一个重要的应用是作为生物传感器。

由于量子点对环境变化高度敏感，它们可以用于检测生物分子间的相互作用。

例如，研究人员可以使用量子点检测DNA、蛋白质和细胞之间的相互作用。

这些信息有助于我们更深入地理解生物学过程，并可用于开发新的治疗方法。

3、药物输送量子点还可以用于药物输送。

由于量子点的尺寸较小，它们可以进入细胞内部，因此可以作为药物的载体。

通过将药物包裹在量子点中，研究人员可以更精确地将药物直接输送到目标细胞，从而减少副作用并提高治疗效果。

4、光热治疗量子点还可以用于光热治疗。

当量子点受到激光照射时，它们会产生热量，这可以用作杀死癌细胞或其他病原体。

与传统的放疗和化疗方法相比，光热治疗具有更高的精确性和更少的副作用。

总结量子点在生物分析中的应用提供了许多独特的优势，包括高荧光强度、对环境变化的敏感性以及能够进入细胞内部的能力。

这些特性使得量子点成为生物分析中的强大工具，并有望在未来为医学研究和治疗带来革命性的变化。

量子点是一种由半导体材料制成的纳米粒子，具有独特的光学和电学性质。

近年来，随着量子点技术的不断发展，其在生物和医学领域的应用也取得了重要进展。

本文将介绍量子点在生物和医学中的应用及其技术原理、研究现状和未来发展前景。

在生物和医学中，量子点可以用于疾病检测、药效评估等疾病诊断与治疗方面。

例如，量子点可以作为荧光探针，用于检测生物样本中的特定蛋白质、核酸等生物分子。

专家简介:罗阳,医学博士,重庆大学生物工程学院特聘教授㊁副主任医师㊁博士生导师,美国乔治亚医学院访问学者和美国中佛罗里达大学博士后.国家万人计划青年拔尖人才,获重庆市杰青㊁军队青年科技人才扶持对象㊁３次军队专业技术人才岗位津贴㊁重庆市五四青年奖章等.世界华人检验与病理医师协会康复专委会副主委㊁中国检验医师协会检验医师分会代谢专委会副主委㊁重庆市教委 单分子检测技术的基础与转化 创新团队负责人㊁美国临床化学学会会员.主持国家自然科学基金４项㊁重庆市基金重点等省部级以上课题２０余项.近年来在S c iT r a n s lM e d ,JA mC h e mS o c ,T r e n d sB i o t e c h n o l ,C l i nC h e m 等S C I 期刊发表论文３０余篇(中科院一区文章１４篇,４篇影响因子＞１０,高被引论文２篇).获得国家科技进步二等奖㊁ 十一五 军队医学科技重大成果奖㊁军队科技进步二等奖㊁中华预防医学科技进步一等奖㊁重庆市优博㊁两次 挑战杯 竞赛全国特等奖等省部级以上奖项９项.申请美国㊁英国㊁澳大利亚专利各１件,获中国专利授权２３件(发明专利１９件).ә㊀通信作者,E Ｇm a i l :l u o y ＠c qu ．e d u ．c n .㊀㊀本文引用格式:赵贤贤,陈菲,罗阳．石墨烯量子点在生物医学中的应用:进展与挑战[J ]．国际检验医学杂志,２０１９,４０(５):５１３Ｇ５１７．专家述评石墨烯量子点在生物医学中的应用:进展与挑战赵贤贤１,陈㊀菲２综述,罗㊀阳３ә审校(１．陆军军医大学第一附属医院检验科,重庆４０００３８;２．重庆医科大学第五临床学院,重庆４０２１６０;３．重庆大学生物工程学院,重庆４０００４５)㊀㊀摘㊀要:与其他纳米材料相比,以石墨烯量子点为基础的复合纳米材料,具有许多独特的理化性质,因此,在多个应用研究领域特别是在生物医学方面得到了高度关注.本篇综述中,笔者主要着眼于石墨烯量子点在生物传感器㊁体内外成像以及疾病治疗等领域的研究进展,并讨论了石墨烯量子点尚未解决以及在生物医学应用中有争议的话题,展望了石墨烯量子点为基础的纳米材料在生物医学方面的应用前景.关键词:石墨烯量子点;㊀传感器;㊀成像;㊀药物传递;㊀毒性D O I :１０．３９６９/j．i s s n ．１６７３Ｇ４１３０．２０１９．０５．００１中图法分类号:R ３１８;O ６１３．７１;T B ３８１文章编号:１６７３Ｇ４１３０(２０１９)０５Ｇ０５１３Ｇ０５文献标识码:AG r a p h e n e q u a n t u md o t s i nb i o m e d i c a l a p p l i c a t i o n s :c h a l l e n g e s a n d p e r s pe c t i v e s Z HA OX i a n x i a n １,C H E NF e i ２,L U OY a n g３ә(１．D e p a r t m e n t o f C l i n i c a lL a b o r a t o r y ,F i r s t A f f i l i a t e d H o s p i t a l o f M i l i t a r y M e d i c a lU n i v e r s i t y ,C h o n g q i n g ４０００３８,C h i n a ;２．F i f t hC l i n i c a lC o l l e g e o f C h o n g q i n g M e d i c a lU n i v e r s i t y ,C h o n g q i n g ４０２１６０,C h i n a ;３．C o l l e g e o f B i o e n g i n e e r i n g ,C h o n g q i n g U n i v e r s i t y ,C h o n g q i n g ４０００４５,C h i n a )A b s t r a c t :㊀G r a p h e n e q u a n t u m d o t s (G Q D s )Ｇb a s e dn a n o h yb r i d m a t e r i a l sh a v e g a i n e d g r e a ta t t e n t i o n i n m u l t i p l e r e s e a rc ha p p l i c a t i o n s ,p a r t i c u l a r l y i nb i o m ed i c a l f ie l d sd u e t o t h e i ru n i q u e p h y s i c o c h e m i c a l p r o pe r t i e s a n do u t s t a n d i n g b i o c o m p a t i b i l i t y c o m p a r e d t o o t h e r n a n o m a t e r i a l s ．I n t h i s r e v i e w ,w ef o c u s o n t h em o s t r e c e n t e m e rg i n g d e v e l o p m e n t s i n c l u d i n g b i o s e n s i n g a p p l i c a t i o n s ,i nv i v oa n d i nv i t r o i m a g i n g ,a n d th e r a p y of s e r i o u s d i s e a s e s ．T h e s eu n r e s o l v e d p r o b l e m a t i c a n d c o n t r o v e r s i a l i s s u e s i n t h e i r b i o m e d i c a l a p p l i c a t i o n s ．S i m u l t a n e o u s Ｇl y ,a p p p l i c a t i o n p r o s pe c t o fG Q D Ｇb a s e dn a n o m a t e r i a l s i nb i o m e d i c a lf i e l dh a s a l s ob e e n p u t f o r w a r d ．K e y wo r d s :g r a p h e n e q u a n t u md o t s ;㊀i m m u n o s e n s o r ;㊀i m a g i n g ;㊀d r u g d e l i v e r y ;㊀t o x i c i ty 罗阳㊀㊀石墨烯是纯碳原子的六元环平面结构构成的二维材料,具有比表面积大㊁杨氏模量和光学透过率高㊁导热性和导电性好等特点[１].石墨烯量子点(g r a ph e n e q u a n t u m d o t s ,G Q D s )作为石墨烯家族的新成员,是由小的石墨烯碎片(通常为３~２０n m )组成的新型零维度碳基纳米材料[２],不仅具有石墨烯的特性,还具有量子点典型的量子限域效应㊁边缘效应和量子隧道效应[３].因此,在光子学㊁复合材料㊁能源和电子学等领域中广泛应用.在生物医学领域,特别是在诊断㊁药物释放㊁近红外(N I R )光热疗法㊁活体生物体内外成像方面,G Q D s 展现出极大的应用前景.１㊀G Q D s 在体外检测中的相关应用１．１㊀以G Q D s 为基础的免疫学分析㊀免疫传感器通过结合高灵敏的传感技术与特异性免疫反应以监测抗原抗体反应,具有快速㊁灵敏㊁选择性高㊁操作简便等特点,在生物标志物检测等方面得到广泛应用[４].根据转导的类型,免疫传感器可分为电化学式免疫传３１５ 国际检验医学杂志２０１９年３月第４０卷第５期㊀I n t J L a bM e d ,M a r c h ２０１９,V o l ．４０,N o ．５感器㊁电流式免疫传感器㊁压电式免疫传感器等.经典免疫传感器是将抗体或抗原固定在大分子结构的膜或金属电极上,当被固定的抗体或抗原与相应的配体结合时则可将待测物质的浓度信号转变为相应输出信号[５Ｇ６].其中,抗原抗体固定材料的选择决定了反应过程中抗原抗体是否会脱落,是传感器成功与否的关键.石墨烯优良的物理特性使其成为制造各种免疫传感器的优秀材料[７].以下笔者将分别介绍G Q D s在电化学式㊁电流式免疫传感器这两种应用最广泛的免疫传感器中的应用.１．１．１㊀电化学免疫传感器㊀近年来,电化学免疫传感器因为整合了免标记和抗原抗体相互作用的优势,使得检测体系中任何能潜在反映特定蛋白质或肽存在的变化都能被测定,而获得越来越多的关注[８].研究人员通过在含氮的石墨烯量子点(NＧG Q D s)负载P t P d构建了双金属纳米粒子(P t P d/NＧG Q D s),基于此建立了能够用于癌胚抗原(C E A)检测的超敏传感器.该传感器在检测C E A时展现出５f g/m L到５０n g/m L的动态响应范围,检测下限为２f g/m L,具有超高的检测灵敏度[９].同时,B H A T N A G A R等[１０]设计了一种基于G Q DＧG Q D之间荧光共振能量转移的生物传感器以用于检测心肌肌钙蛋白I(c T n I),与传统检测方法相比,该传感器表现出更高的特异性㊁更低的检测下限(０．１９２p g/m L)以及更少的检测时间(１０m i n).他们在另一项研究中使用石墨烯量子点聚酰胺(G Q DＧP AMAM)纳米复合物修饰金丝网印刷电极的传感器中也得到了类似的结果[１１].１．１．２㊀电流式免疫传感器㊀与其他类型免疫传感器相比,电流式免疫传感器由于其微型性㊁稳定性㊁高成本效率和易于制造等特性收获了更广泛的关注. HU A N G等[１２]研发了一种简单的基于二氧化钛Ｇ石墨烯㊁以及壳聚糖和金纳米粒子(A u N P s)复合膜修饰的玻碳电极的免疫传感器,用于血液样本中甲胎蛋白(A F P)定量检测,该方法通过静电吸附带负电荷的壳聚糖/二氧化钛ＧG Q D复合膜,然后用固定的A F P抗体来检测A F P含量,应用该方法得到了一个比传统检测方法范围更广的检测范围(０．１~３００．０n g/m L).电流式免疫传感器的研究与电化学免疫传感器有许多相似之处,通过G Q D s的引入可极大改善所构建检测体系的检测效能.１．２㊀以G Q D s为基础的核酸检测㊀基于G Q D s的电化学生物传感器为核酸检测提供了一个简单㊁准确㊁经济的检测平台,并且能够改善单链D N A(s s D N A)探针序列在各种电极基板上的固定作用[１３Ｇ１４],被广泛应用于各种核酸分析中.Q I A N等[１５]利用G Q D s优良的生物相容性和强大的荧光性能㊁D N A碱基特异性配对特性以及G Q D s与碳纳米管之间的荧光共振转移构建了一种能够实现低浓度D N A分析的方法. HU等[１６]在黄金电极表面杂交捕获探针,利用在双链D N A结构(N H２ＧD N A)上组装的活性羧基群能够被D N A识别而构建了检测m i R N AＧ１５５的电化学体系,其中G Q D s被用于通过非共价组装实现过氧化物酶的固定,随着G Q D s和酶催化的结合,该生物传感器可以检测１f M~１００p M浓度范围的m i R N AＧ１５５.目前,提高D N A和R N A传感器的灵敏度和选择性是推动G Q D s应用于生物医学领域的关键.２㊀G Q D s在体内成像中的应用㊀㊀G Q D s具有摩尔消光系数高㊁发射光谱窄㊁荧光稳定性强以及生物相容性高等特性.因此,在生物医学成像中也得到了广泛应用[１７Ｇ１８].与传统的成像材料相比,G Q D s具有高度稳定性和荧光强度,成像时仅仅需要少量的G Q D s即可产生可检测的光信号.因此,应用G Q D s作为体内成像的造影剂,一直受到较高关注和期望.与此同时,在深层组织成像方面, N I R发射窗因其组织吸收程度较低,在超过６５０n m 波长范围时光散射率降低等有利条件使其在生物医学成像应用方面有巨大的优势,因此,具有N I R反射发射特性的G Q D s成为更深层组织样本成像的候选对象[１９].有报道基于G Q D s的N I R分析仪可检测活体细胞中抗坏血酸(A A)含量,其中提到了G Q D s具有良好的双光子荧光特性,并通过构建双光子纳米孔实现了检测活体细胞内源性抗坏血酸和生物成像.在这个纳米系统中,G Q D sN I R分析仪在活体系统中表现出较低的荧光背景,极大提高了荧光成像分辨率[２０].由于活体细胞成像研究的快速发展,杂原子掺杂G Q D s受到越来越多的关注.杂原子掺杂G Q D s 是调整带隙㊁优化G Q D s电子密度和化学活动的有效方式,赋予杂原子掺杂的G Q D s特殊光学效应. K U O等[２１]合成一种氮掺杂G Q D s(NＧG Q D s)用于光动力学抗菌剂治疗和生物成像,结果表明N I R光谱区域含氮G Q D s具有优秀的内在发光特性和高光稳定性,使其在追踪细菌成像方面具有广泛的应用前景.C H E N等[２２]则报道一种量子点修饰的石墨烯材料能够实现肿瘤成像㊁追踪以及药物释放的监控.３㊀G Q D s的疾病治疗相关应用３．１㊀G Q D s作为药物载体㊀为提高药物在水中的溶解度以及靶向能力,科学家们已经开发出了多种纳米材料.多功能G Q D s在癌症治疗中发挥着重要作用,４１５ 国际检验医学杂志２０１９年３月第４０卷第５期㊀I n t J L a bM e d,M a r c h２０１９,V o l．４０,N o．５既可以用作药物载体,也可以用于可视化药物输送系统以了解细胞内的吸收情况,能够在不使用外部染料且不需要考虑G Q D s固有荧光的情况下实时监测细胞内的药物输送情况[２３].研究结果表明,合成的叶酸(F A)共轭G Q D s可以用来负载宫颈癌治疗药物 阿霉素(D O X),这一纳米装配技术可以高准确性地将癌细胞从正常细胞中区分出来并有效地将药物输送到靶细胞.G Q D s稳定的固有荧光可以实时监测细胞对D O XＧG Q DＧF A的吸收,以及随之发生的药物释放,通过受体介导的内吞作用,子宫颈癌传代细胞(H e L a细胞)迅速地被内化,整个过程中药物释放和积累时间延长.在体外毒性方面,D O XＧG Q DＧF A的纳米结构可以对靶向的H e L a细胞和非靶细胞产生不同的效果,从而能够显著降低对非靶向细胞的毒性[２４].同时,基于G Q D s标记的受体介导内吞作用预示着一种更准确㊁更有选择性的癌症诊断方法.此外,有研究表明一种多模式工具混合纳米体系可用于癌细胞成像和癌症治疗,在光动力增强生物氧化还原疗法和光热疗法中,G Q D s常被用作多功能的纳米载体来负载钆卟啉和镥卟啉两种光敏抗癌药物,以及在肿瘤治疗过程中能显示肿瘤反应的深红色荧光,同时,也能够在增强M R I中成像[２５].G Q D s可以通过其独特的两面和边缘结构来提高药物的装载能力, K H O D A D A D E I等[２６]合成了１０n m大小的含氮G Q D s(NＧG Q D s)和１０层石墨负载甲氨蝶呤(MT X)来构建出一个药物输送系统,结果显示G Q D s作为纳米载体可以延长药物的靶细胞毒性作用,因而具有更强的抗肿瘤细胞活性.３．２㊀G Q D s在疾病光治疗中的应用㊀光疗是癌症治疗中一种比较有前景的治疗方法,与传统外科手术以及放化疗对患者机体正常组织细胞损伤不同,光疗能够显著减少肿瘤药物的全身毒性,并能提高放化疗治疗效果.光疗包括光动力疗法和光热疗法,光热疗法是利用有较高光热转换效率的材料,在其被注入体内后,能够靶向聚集在肿瘤组织部位,此时当其被特定波长的光(一般是N I R)照射后能够将光子转化为氧自由基,作用于周围肿瘤细胞并导致其消融,从而达到清除癌细胞的目的[２７].第１代和第２代光敏剂主要包括贵金属纳米颗粒和碳纳米管,其中无机量子点C d S e和C d T e已应用于临床,G Q D s因有较大的光热转换面积㊁较高的靶向性以及在N I R区高效的光热转换能力而成为目前研究热点.I S A K O V I C等[２８]通过电化学方法制备粒径３~７n m的G Q D s,发现这种量子点在进入胶质瘤细胞后能够在４７０n m波长的光照下杀死胶质瘤细胞.３．３㊀G Q D s在杀菌中的应用㊀罗阳团队报道纳米级氧化石墨烯能够通过物理方式杀菌,为清除超级细菌,解决日益严峻的细菌耐药难题提供了新的方法[２９],尽管石墨烯杀菌的研究十分火热,但是关于G Q D s杀菌的报道并不多[３０].胡超[３１]以G Q D s和银氨溶液为原料,通过原位还原法制备了G Q D sＧA g复合纳米材料,并发现G Q D sＧA g能够抑制大肠杆菌的生长,阻碍禾谷镰刀菌孢子的萌发,对细菌和真菌都具有良好的抗菌性能,该复合物最低抑菌浓度在１０μg/m L.上述实验说明G Q D s具有协同杀菌效果,但是单独的G Q D s杀菌的研究仍未见报道.４㊀G Q D s材料的毒性㊀㊀G Q D s纳米材料的毒性是其在生物技术应用中面临的主要挑战之一.一项关于石墨烯材料细胞毒性的研究表明,小于５０n m的G Q D s对细胞没有明显的毒性[３２].尽管大多数单一剂量实验显示G Q D s纳米材料没有明显的积累而是呈现出低毒性,但其体内毒性研究需要采用模拟临床药物管理的多剂量试验,以进一步研究G Q D s的生物安全性.N U R U N N A B I 等[３３]对羟基化的G Q D s进行了体外细胞毒性研究,没有发现明显的细胞毒性.P E N G等[３４]发现浓度为４０μg/m L的纳米级石墨烯氧化物不会对H e L a细胞产生严重的急性细胞毒性反应.L I等[３５]观察到,在高达１００μg/m L的氧化石墨烯纳米颗粒剂量下培育胃癌细胞和皮肤细胞没有明显的细胞死亡.由于D N A 损伤㊁变异和癌症之间存在密切的相关性,因此,在G Q D s的细胞毒性研究中,评估其对D N A潜在损伤意义重大.在WA N G等[３６]通过对D N A损伤相关蛋白激活的流式细胞学分析,以及G Q D s用于治疗时对N I HＧ３T３细胞的细胞吸收㊁细胞死亡和细胞增殖的研究,探讨了G Q D s对N I HＧ３T３细胞的基因毒性,其中G Q D s诱导的活性氧(R O S)生成则被确定为D N A损伤的潜在原因.Y U A N等[３７]研究了３个不同的官能团[N H２,C O O H,C OＧN(C H３)２]修饰后的G Q D s的细胞分布,并与A５４９和C６细胞中的细胞毒性比较.结果表明,与不同的化学基团进行耦合改性后,G Q D s仍然具有良好的生物相容性和较低的细胞毒性,这使得它们在生物成像和其他生物医学应用方面将更前景[３７].此外,M A R K O V I C等[３８]分析了G Q D s介导光动力细胞毒性的分子机制,结果显示体外氧化应激产生了光动力细胞毒性,并引起细胞凋亡和程序性死亡.然而在乳腺癌研究中却显示G Q D s是非毒性物质,G Q D s可以５１５国际检验医学杂志２０１９年３月第４０卷第５期㊀I n t J L a bM e d,M a r c h２０１９,V o l．４０,N o．５迅速进入细胞质并且不干扰细胞增殖[３９].因此,G Q D s 的细胞毒性仍需进一步研究,通过不断探索G Q D s的安全性,为其大规模临床使用奠定基础.５㊀结论与展望㊀㊀随着G Q D s合成方法的不断改进和革新,各种性能优良的G Q D s被逐渐报道.由于尺寸和形状对G Q D s的物理化学性质有巨大的影响,因此,如果基于G Q D s的荧光检测方法想要逐渐取代传统的实验室检测技术,仍需实现G Q D s的大规模㊁高效率稳定生产.目前,尽管基于G Q D s在生物医药应用的进展令人兴奋和鼓舞人心,但仍然面临着许多挑战.特别是在免疫传感器方面,基于G Q D s的免疫传感仍处于起步阶段.需要更多肿瘤标志物㊁疾病诊断相关的免疫传感器应用的研究,更多基于G Q D s的超敏免疫传感器的构建为疾病诊断和治疗提供支撑.G Q D s具有不同颜色的光致发光(P L)特性,虽然对这一特性已经提出了一些可能的机制,如尺寸效应㊁表面修饰和其他元素掺杂,但关于G Q D s的光致发光特性了解仍然很贫乏,限制了其在免疫传感方面的应用空间,庆幸的是研究人员正开发一系列新的表面修饰策略, G Q D s无疑将被用于更多更有创意的生物医学应用领域.总之,G Q D s作为一种新型的纳米复合材料,其在生物医学领域的应用依赖于包括化学㊁物理㊁生物学和医学在内的多个学科之间的有效协作.本综述总结了近年来基于G Q D s的纳米材料的研究进展,重点介绍了其在体外和体内的生物医学应用,以及细胞水平的G Q D s的体内毒性.然而关于G Q D s在生物医学中的应用仍有许多尚未解决的问题,只有不断研究G Q D s的生物毒性以及排泄机制,才能促进基于G Q D s的纳米材料在生物医学方面得到更广泛的应用.参考文献[１]A D E E L M,B I L A L M,R A S H E E DT,e t a l．G r a p h e n e a n dg r a p h e n eo x i d e:F u n c t i o n a l i z a t i o n a n d n a n oＧb i oＧc a t a l y t i cs y s t e m f o re n z y m ei m m o b i l i z a t i o n a n d b i o t e c h n o l o g i c a l p e r s p e c t i v e[J]．I n tJB i o l M a c r o m o l,２０１８,１２０(P tB):１４３０Ｇ１４４０．[２]K A L L U R IA,D E B N A T H D,D HA R MA D H I K A R IB,e ta l．G r a p h e n e q u a n t u md o t s:s y n t h e s i s a n d a p p l i c a t i o n s[J]．M e t h o d sE n z y m o l,２０１８,６０９:３３５Ｇ３５４．[３]A R V A N D M,H E MMA T IS．A n a l y t i c a lm e t h o d o l o g y f o r t h e e l e c t r oＧc a t a l y t i c d e t e r m i n a t i o n o f e s t r a d i o l a n d p r o g e sＧt e r o n eb a s e do n g r a p h e n e q u a n t u md o t sa n d p o l y(s u l f o sＧa l i c y l i ca c i d)c oＧm o d i f i e d e l e c t r o d e[J]．T a l a n t a,２０１７,１７４:２４３Ｇ２５５．[４]P a n M,G u Y,Y u n Y,e ta l．N a n o m a t e r i a l sf o rE l e c t r oＧc h e m i c a l I m m u n o s e n s i n g[J]．S e n s o r s(B a s e l),２０１７,１７(５)．[５]L AWA L A T．S y n t h e s i sa n du t i l i s a t i o no f g r a p h e n ef o r f a b r i c a t i o no f e l e c t r o c h e m i c a l s e n s o r s[J]．T a l a n t a,２０１５,１３１:４２４Ｇ４４３．[６]C H E NF,G A O W,Q I U X,e t a l．G r a p h e n e q u a n t u md o t s i n b i o m e d i c a la p p l i c a t i o n s:R e c e n ta d v a n c e s a n d f u t u r e c h a l l e n g e s[J]．F r o n tL a b M e d,２０１７,１(４):１９２Ｇ１９９．[７]L AWA L AT．P r o g r e s s i n u t i l i s a t i o n o f g r a p h e n e f o r e l e cＧt r o c h e m i c a lb i o s e n s o r s[J]．B i o s e n s B i o e l e c t r o n,２０１８,１０６:１４９Ｇ１７８．[８]B A L AMU R U G A N M,S A N T HA R AMA N P,MA D AＧS AMY T,e t a l．R e c e n t t r e n d s i ne l e c t r o c h e m i c a l b i o s e nＧs o r so fs u p e r o x i d ed i s m u t a s e s[J]．B i o s e n sB i o e l e c t r o n,２０１８,１１６:８９Ｇ９９．[９]Z HUJ I NＧL I,T A N G Y A NＧF E N G,WA N G G A N G,e t a l．G r e e n,r a p i d,a n d U n i v e r s a l p r e p a r a t i o na p p r o a c ho f g r aＧp h e n e q u a n t u m D o t s u n d e r u l t r a v i o l e t i r r a d i a t i o n[J]．A C SA p p lM a t e r I n t e r f a c e s,２０１７,９(１６):１４４７０Ｇ１４４７７．[１０]B HA T N A G A R D,K UMA R V,K UMA R A,e ta l．G r aＧp h e n e q u a n t u md o t sF R E Tb a s e ds e n s o r f o r e a r l y d e t e cＧt i o no fh e a r ta t t a c ki nh u m a n[J]．B i o s e n sB i o e l e c t r o n,２０１６,７９:４９５Ｇ４９９．[１１]B HA T N A G A R D,K A U RI,K UMA R A．U l t r a s e n s i t i v ec a rd i a c t r o p o n i nIa n t i b o d y b a se dn a n o h y b r i ds e n s o rf o rr a p i dd e t e c t i o no f h u m a nh e a r t a t t a c k[J]．I n t JB i o lM a cＧr o m o l,２０１７,９５:５０５Ｇ５１０．[１２]HU A N G K EＧJ I N G,L IJ I N G,WU Y I N GＧY I N G,e ta l．A m p e r o m e t r i c i m m u n o b i o s e n s o r f o r a l p h aＧf e t o p r o t e i nuＧs i n g A un a n o p a r t i c l e s/c h i t o s a n/T i O２Ｇg r a p h e n ec o m p o sＧi t eb a s e d p l a t f o r m[J]．B i o e l e c t r o c h e m i s t r y,２０１３,９０:１８Ｇ２３．[１３]R A S H E E DPA,S A N D H Y A R A N IN．C a r b o nn a n o s t r u cＧt u r e s a s i m m o b i l i z a t i o n p l a t f o r mf o rD N A:A r e v i e w o n c u r r e n t p r o g r e s s i n e l e c t r o c h e m i c a l D N As e n s o r s[J]．B i oＧs e n sB i o e l e c t r o n,２０１７,９７:２２６Ｇ２３７．[１４]K HA K B A ZF,MA HA N IM．M i c r oＧR N Ad e t e c t i o nb a s e d o n f l u o r e s c e n c e r e s o n a n c e e n e r g y t r a n s f e r o fD N AＧc a r b o n q u a n t u md o t s p r o b e s[J]．A n a l B i o c h e m,２０１７,５２３:３２Ｇ３８．[１５]Q I A N Z HA OＧS H E N G,S HA N X Y,C HA IL UＧJ I N G,e ta l．D N A n a n o s e n s o rb a s e d o n b i oc o m p a t i b l e g r a p h e n eq u a n t u md o t s a n dC a r b o nn a n o t u b e s[J]．B i o s e n sB i o e l e cＧt r o n,２０１４,６０:６４Ｇ７０．[１６]HU T,Z HA N G L,W E N W,e t a l．E n z y m ec a t a l y t i ca mＧp l i f i c a t i o no fm i R N AＧ１５５d e t e c t i o n w i t h g r a p h e n e q u a nＧ６１５ 国际检验医学杂志２０１９年３月第４０卷第５期㊀I n t J L a bM e d,M a r c h２０１９,V o l．４０,N o．５t u md o tＧb a s e de l e c t r o c h e m i c a l b i o s e n s o r[J]．B i o s e n sB i oＧe l e c t r o n,２０１６,７７:４５１Ｇ４５６．[１７]R O YE,P A T R AS,T I WA R IA,e t a l．I n t r o d u c t i o no f s eＧl e c t i v i t y a n ds p e c i f i c i t y t o g r a p h e n eu s i n g a ni n i m i t a b l e c o m b i n a t i o no fm o l e c u l a r i m p r i n t i n g a n dn a n o t e c h n o l o g y[J]．B i o s e n sB i o e l e c t r o n,２０１７,８９(１,S I):２３４Ｇ２４８．[１８]L IK H,Z HA OXN,W E IG,e t a l．R e c e n t a d v a n c e s i n t h ec a n c e r b i o i m a g i n g w i t h g r a p h e n e q u a n t u m D o t s[J]．C u r rM e dC h e m,２０１８,２５(２５):２８７６Ｇ２８９３．[１９]M I A O P,HA N K,T A N G Y,e ta l．R e c e n ta d v a n c e si nC a r b o nn a n o d o t s:s y n t h e s i s,p r o p e r t i e s a n db i o m e d i c a l a pＧp l i c a t i o n s[J]．N a n o s c a l e,２０１５,７(５):１５８６Ｇ１５９５．[２０]A R UMU G AM N,K I M JS．Q u a n t u m d o t sa t t a c h e dt og r a p h e n e o x i d e f o r s e n s i t i v ed e t e c t i o no f a s c o r b i ca c i d i na q u e o u s s o l u t i o n s[J]．M a t e r S c i E n g C M a t e rB i o lA p p l,２０１８,９２:７２０Ｇ７２５．[２１]K U O W S,S HA O YT,HU A N GKS,e t a l．A n t i m i c r o b iＧa lA m i n oＧF u n c t i o n a l i z e d N i t r o g e nＧD o p e d g r a p h e n e q u a nＧt u m D o t sf o re l i m i n a t i n g M u l t i d r u gＧR e s i s t a n ts p e c i e si nD u a lＧM o d a l i t yp h o t o d y n a m i c t h e r a p y a n db i o i m a g i n g u nＧd e rT w oＧP h o t o ne x c i t a t i o n[J]．A C S A p p l M a t e rI n t e rＧf a c e s,２０１８,１０(１７):１４４３８Ｇ１４４４６．[２２]C H E N M L,H E YJ,C H E N X W,e ta l．Q u a n t u mＧd o tＧc o n j u g a t e d g r a p h e n ea sa p r o b e f o rs i m u l t a n e o u sc a n c e rＧt a r g e t e df l u o r e s c e n ti m a g i n g,t r a c k i n g,a n d m o n i t o r i n gd r u g de l i v e r y[J]．B i o c o n j u g C h e m,２０１３,２４(３):３８７Ｇ３９７．[２３]WA N G H,C H E N Q W,Z H O U S Q．C a r b o nＧb a s e dh yＧb r i dn a n o g e l s:a s y n e r g i s t i c n a n o p l a tf o r mf o r c o m b i n e d b iＧo s e n s i n g,b i o i m ag i n g,a n dr e s p o n s i v ed r u g d e l i v e r y[J]．C h e mS o cR e v,２０１８,４７(１１):４１９８Ｇ４２３２．[２４]WA N G XJ,S U N X,L A OJ,e ta l．M u l t i f u n c t i o n a l g r aＧp h e n e q u a n t u m d o t sf o rs i m u l t a n e o u st a r g e t e dc e l l u l a ri m a g i n g a n dd r u g d e l i v e r y[J]．C o l l o i d sS u r fB B i o i n t e rＧf a c e s,２０１４,１２２:６３８Ｇ６４４．[２５]Y A N G Y Q I,C H E N S Z,L I U L H,e ta l．I n c r e a s i n gc a n c e r t h e r a p y e f f i c i e n c y t h r o u g ht a r g e t i n g a nd l o c a l i ze dl i g h t a c t i v a t i o n[J]．A C S A p p lM a t e rI n t e r f a c e s,２０１７,９(２８):２３４００Ｇ２３４０８．[２６]K H O D A D A D E I F,S A F A R I A N S,G HA N B A R I N．M e t h o t r e x a t eＧl o a d e dn i t r o g e nＧd o p e d g r a p h e n e q u a n t u md o t sn a n o c a r r ie r s a s a n ef f i c i e n t a n t i c a n c e r d r ug d e l i v e r ys y s t e m[J]．M a t e r S c i E n g C M a t e rB i o lA p p l,２０１７,７９:２８０Ｇ２８５．[２７]L I U Y,B HA T T A R A I P,D A IZ,e ta l．P h o t o t h e r m a l t h e r a p y a n d p h o t o a c o u s t i c i m a g i n g v i an a n o t h e r a n o s t i c si n f i g h t i n g c a n c e r[J]．C h e mS o cR e v,２０１８．d o i:１０．１０３９/c８c s００６１８k．[E p u ba h e a do f p r i n t]．[２８]I S A K O V I C A M,D U L O V I C M,MA R K O V I CIA,e t a l．A u t o p h a g y s u p p r e s s i o n s e n s i t i z e s g l i o m a c e l l s t o I M Pd eＧh y d r o g e n a s e i n h i b i t i o nＧi n d u c e da p o p t o t i cd e a t h[J]．E x pC e l lR e s,２０１７,３５０(１):３２Ｇ４０．[２９]Z O U X F,Z HA N G L,WA N GZJ,e t a l．M e c h a n i s m so f t h ea n t i m i c r o b i a la c t i v i t i e so f g r a p h e n e m a t e r i a l s[J]．JA m C h e mS o c,２０１６,１３８(７):２０６４Ｇ２０７７．[３０]罗阳,杨永军．石墨烯材料抗菌活性机制研究ＧＧ终结抗生素滥用的曙光[J]．第三军医大学学报,２０１６(１０):１０４７Ｇ１０５３．[３１]胡超．石墨烯量子点Ｇ银纳米材料的制备及其抗菌性能的研究[D]．武汉:华中农业大学,２０１６．[３２]T A B I S H T A,S C O T T O N CJ,F E R G U S O N D C,e t a l．B i o c o m p a t i b i l i t y a n dt o x i c i t y o f g r a p h e n e q u a n t u m d o t s f o r p o t e n t i a la p p l i c a t i o ni n p h o t o d y n a m i ct h e r a p y[J]．N a n o m e d i c i n e,２０１８,１３(１５):１９２３Ｇ１９３７．[３３]N U R U N N A B IM,K HA T U NZ,HUH K M,e t a l．I n v i v ob i o d i s t r i b u t i o na n dt o x ic o l o g y o fc a r b o x y l a t ed g r a p he n eq u a n t u md o t s[J]．A C SN a n o,２０１３,７(８):６８５８Ｇ６８６７．[３４]P E N GC,HU W B,Z H O U Y T,e t a l．I n t r a c e l l u l a r i m aＧg i n g w i t haG r a p h e n eＧB a s e d f l u o r e s c e n t p r o b e[J]．S m a l l,２０１０,６(１５):１６８６Ｇ１６９２．[３５]L I JL,B A O H C,H O U XL,e t a l．G r a p h e n e o x i d e n a n oＧp a r t i c l e s a s an o n b l e a c h i n g o p t i c a l p r o b e f o rT w oＧP h o t o n l u m i n e s c e n c e i m a g i n g a n dc e l lt h e r a p y[J]．A n g e w a n d t eC h e m i eＧI n t e r n a t i o n a l E d i t i o n,２０１２,５１(８):１８３０Ｇ１８３４．[３６]WA N GD,Z HU L,C H E NJＧF,e t a l．C a n g r a p h e n e q u a nＧt u md o t sc a u s eD N A d a m a g ei nc e l l s?[J]．N a n o s c a l e,２０１５,７(２１):９８９４Ｇ９９０１．[３７]Y U A N XC,L I UZ M,G U OZY,e t a l．C e l l u l a r d i s t r i b uＧt i o na n d c y t o t o x i c i t y o f g r a p h e n e q u a n t u md o t sw i t hd i fＧf e r e n t f u n c t i o n a l g r o u p s[J]．N a n o s c a l eR e sL e t t,２０１４,９(１):１０８．[３８]MA R K O V I C Z M,R I S T I C BZ,A R S I K I N K M,e ta l．G r a p h e n e q u a n t u m d o t sa sa u t o p h a g yＧi n d u c i n gp h o t o d yＧn a m i c a g e n t s[J]．B i o m a t e r i a l s,２０１２,３３(２９):７０８４Ｇ７０９２．[３９]L U OC,L IYF,G U O LJ,e t a l．G r a p h e n e q u a n t u m D o t sd o w n re g u l a t em u l t i p l e M u l t i d r u gＧR e s i s t a n t g e n e sv i a i nＧt e r a c t i n g w i t ht h e i rCＧR i c h p r o m o t e r s[J]．A d v H e a l t h c M a t e r,２０１７,６(２１):１Ｇ１１．(收稿日期:２０１８Ｇ０９Ｇ２０㊀修回日期:２０１８Ｇ１２Ｇ２５)７１５国际检验医学杂志２０１９年３月第４０卷第５期㊀I n t J L a bM e d,M a r c h２０１９,V o l．４０,N o．５。

半导体量子点技术在生物成像中的应用研究随着科技的不断发展，生物成像技术也在不断地创新和提升。

生物成像技术作为一种新兴的研究领域，对于生命科学的研究及推动诊断治疗也起到了极大的帮助。

半导体量子点技术作为一种新型的成像材料，也成为目前最具有潜力的材料之一。

下面我们来探讨一下半导体量子点技术在生物成像中的应用以及研究进展。

一、半导体量子点技术概述半导体量子点是一种具有特殊电子性质和结构的材料，由于其尺寸在5-10nm左右，其内在物理和化学性质与体积宏大的材料不同，能够具有一些非常独特的物理和光学性质。

半导体量子点的研究始于1980年代，至今已经有近四十年的发展历程。

近些年来，半导体量子点技术的研究成果已经颇为丰富，应用广泛，尤其是在材料、生物医学等领域颇有应用前景。

二、半导体量子点技术在生物成像中的应用1、半导体量子点在纳米探针中的应用生物成像中，纳米尺度的探针对于显微镜成像具有非常重要的作用。

由于半导体量子点具有天然的发光能力，其可以将生物样品中的目标区域标记出来，从而提高显微镜的分辨率。

不仅如此，由于半导体量子点具有极高的荧光量子产率，因此，它们将很有希望成为提高分子成像灵敏度的探针之一。

2、半导体量子点在组织成像中的应用半导体量子点在组织成像中的应用受到了极大的关注。

由于半导体量子点的小尺寸以及其特殊的荧光性质，使得它们可以被用来制造高分辨率和高敏感度的成像设备。

在内窥镜成像中，半导体量子点可以作为一种非常有潜力的可见光荧光趋近表征的材料，可以扩大显微镜观察范围，并且可以实现不需要溶胶或成像剂的成像模式。

3、半导体量子点在口腔病学成像中的应用半导体量子点也可以用于口腔病学成像领域。

通过使用半导体量子点荧光探针，科学家可以对口腔细胞进行成像，从而检测有关口腔健康的信息。

因此，半导体量子点在口腔病伤、口腔肿瘤、口腔癌等领域中都具有显著的应用价值。

值得注意的是，半导体量子点在成像过程中具有高明亮度、高分辨率和低自由基产生等特点，可以在口腔病诊断和治疗上提供有效帮助。