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半導(dǎo)體量子點，簡稱量子點（quantum dots， QDS），即材料的尺寸在三維空間進(jìn)行約束并達(dá)到一定的臨界尺寸（可抽象為一個點），因此其表現(xiàn)出許多獨特的光、電特性，特別是II-VI族熒光量子點（如CdS、CdSe、CdTe等），一直以來都是人們研究的熱點[1]。

傳統(tǒng)上，這些材料一般用于電子、物理和材料工程領(lǐng)域，而1998年美國加州伯克利大學(xué)的Alivisatos小組[2]和印第安納大學(xué)Nie小組[3]幾乎同時提出熒光量子點可應(yīng)用于生物標(biāo)記這一思想，并同時在《Science》發(fā)表了相應(yīng)的研究結(jié)果，開創(chuàng)了熒光量子點在生物技術(shù)中研究應(yīng)用的先河。直到2015年深圳市金準(zhǔn)生物醫(yī)學(xué)工程有限公司研發(fā)的降鈣素原（PCT）定量測定試劑盒（量子點（QD）免疫熒光層析法）——國內(nèi)唯一一家成功實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并取得注冊證號(粵械注準(zhǔn)20152400386)的量子點臨床檢測試劑的出現(xiàn)，量子點材料的應(yīng)用第一次從實驗室華麗轉(zhuǎn)身成為醫(yī)療器械產(chǎn)品，造福社會。本文將重點綜述量子點的特性及其在熒光定量檢測應(yīng)用中的研究進(jìn)展，并對其在醫(yī)療領(lǐng)域檢測方面的發(fā)展前景予以展望。

1 量子家族的新貴——量子點 
量子點（quantum dot， QD）又可稱為半導(dǎo)體納米微晶體（semiconductor nanocrystal），是一種由II-VI族或III-V族元素組成的穩(wěn)定的、溶于水的、尺寸在2~20nm之間的納米晶粒。目前研究較多的是CdS、CdSe、CdTe、ZnS等。近年來，半導(dǎo)體量子點由于其獨特的性質(zhì)越來越受到人們的重視，其研究內(nèi)容涉及物理、化學(xué)、材料、生物等多學(xué)科，已成為一門新興的交叉學(xué)科。

2 與普通的熒光染料相比較[4]，量子點具有以下特點：
(1) 有機染料熒光分子激光譜帶較窄，每一種熒光分子必須用合適能量的光來激發(fā)，而且產(chǎn)生的熒光峰較寬，不對稱，有些拖尾。這給區(qū)分不同的探針分子帶來困難，很難利用有機染料分子同時檢測多種組分。量子點由于量子限域效應(yīng)使其激發(fā)波長的范圍很寬，可以被波長短于發(fā)射光的光(一般短10nm以上)激發(fā)，并產(chǎn)生窄(半波寬約13nm)而對稱的發(fā)射光譜，從而避免了相鄰探測通道的串?dāng)_。

(2) 量子點具有"調(diào)色"功能，不同粒徑大小的量子點具有不同的顏色，激發(fā)量子點的激發(fā)波長范圍很寬，且連續(xù)分布，所以可以用同一波長的光激發(fā)不同大小的量子點而獲得多種顏色標(biāo)記，是一類理想的熒光探針。

(3)量子點的熒光強度強，穩(wěn)定性好，抗漂白能力強，Chan和Nie通過實驗證明ZnS包覆的CdSe比羅丹明6G分子要亮20倍和穩(wěn)定100-200倍，可以經(jīng)受多次激發(fā)，且標(biāo)記后對生物大分子的生理活性影響很小，因此為研究生物大分子之間的長期作用提供了可能。

(4)生物相容性好，尤其是經(jīng)過各種化學(xué)修飾之后，可以進(jìn)行特異性連接，細(xì)胞毒性低，對生物體危害小，可進(jìn)行生物活體標(biāo)記和檢測，而傳統(tǒng)的有機熒光染料一般毒性較大，生物相容性差。

(5)熒光壽命長，典型的有機熒光染料的熒光壽命僅為幾納秒(ns)，這與很多樣本的自發(fā)熒光衰減的時間相當(dāng)。而量子點的熒光壽命可持續(xù)長達(dá)數(shù)十納秒(20ns-50ns)，這使得當(dāng)光激發(fā)數(shù)納秒以后，大多數(shù)的自發(fā)熒光背景已經(jīng)衰減，而量子點熒光仍然存在，此時即可獲得無背景干擾的熒光信號。

3 量子點在熒光檢測中的應(yīng)用
量子點免疫層析技術(shù)利用量子點熒光探針做為標(biāo)記物，不僅充分體現(xiàn)了免疫層析技術(shù)的簡便，快速，特異性強的優(yōu)點，而且展示了量子點的高靈敏度，以及它的熒光特性，顯示出巨大的發(fā)展?jié)摿�和廣闊的應(yīng)用前景。吸附了配體（抗體）的量子點可以高特異性地與靶受體結(jié)合，進(jìn)而該受體由于被熒光標(biāo)記而被觀測到。當(dāng)量子點吸附不同抗體時，可以特異性地標(biāo)記不同的受體。

最早的標(biāo)記試驗是1998年由Bruchez小組完成的，該課題組用兩種粒徑的CdSe-CdS量子點分別標(biāo)記鼠的成纖維細(xì)胞的細(xì)胞核和肌動蛋白纖維，一種發(fā)綠色熒光，一種發(fā)紅色熒光，并且將發(fā)紅光的量子點特異性地標(biāo)記在肌動蛋白絲上，而發(fā)綠光的量子點與尿素和乙酸結(jié)合，使量子點與細(xì)胞核具有高親和力，可以同時在細(xì)胞中觀察到紅色和綠色的熒光[2]。2003年Wu等采用熒光免疫法，利用直徑在7.4~10nm的CdSe/ZnS量子點標(biāo)記了細(xì)胞。與有機熒光染料Alexa488比較，量子點發(fā)射的熒光較強且穩(wěn)定性好[5]。2006年Chen等運用CdS/PPA量子點標(biāo)記蛋白實現(xiàn)了HAS和IgG的快速檢測。該方法采用功能化的羥基基團(tuán)增加了量子點的水溶性和生物相容性[6]。2007年Jaiswal等首先用二氫硫辛酸對CdSe/ZnS量子點進(jìn)行修飾，然后與P糖蛋白抗體結(jié)合，對培養(yǎng)中的Hela細(xì)胞和D.discoideum細(xì)胞表面的P糖蛋白進(jìn)行了標(biāo)記。結(jié)果表明，進(jìn)入細(xì)胞的量子點不影響細(xì)胞的正常生長和功能，而且標(biāo)記后量子點熒光相當(dāng)穩(wěn)定，持續(xù)12d仍能看到量子點的熒光。因此量子點可以用來制備追蹤標(biāo)記分子，用于細(xì)胞生長過程中的動態(tài)研究[7]。

4 量子點在熒光檢測中的前景和展望
隨著量子點的制備技術(shù)和偶聯(lián)技術(shù)的不斷完善以及商品化量子點產(chǎn)品的推出，量子點在各個生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用程度勢必大大加強，應(yīng)用范圍勢必大大拓寬。由于量子點優(yōu)越的熒光性能，高的熒光強度及良好的光穩(wěn)定性，對于建立穩(wěn)定及高靈敏的熒光定量檢測方法 具有極高的應(yīng)用前景。總而言之，一個新的材料的出現(xiàn)一定會給各種領(lǐng)域難以解決的問題帶來新的希望，在不久的將來，人們一定會更好地利用熒光量子點的各種特性，在越來越多的研究領(lǐng)域取得更大的突破。

參考文獻(xiàn)
[1]楊文勝,高明遠(yuǎn),白玉白等.納米材料與生物技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.25-38.

[2]Bruchez M J,Moronne M,Gin p,et al.Semiconductor nanocrystals as fluorescent biological labels[J].Science,1998,281:2013-2016.

[3]Chan W C,Nie S.Quantum dot bioconjugates for ultrasensitive nonisotopic detection[J].Science,1998,281:2016-2018.

[4]Larson D R，Zipfel W R，Williams R M，et al. Water-soluble quantum dots for multiphoton fluorescence imaging in vivo.Science,2003,300(5624):1434-1436.

[5]Wu X,Liu H,Liu J,et al.Immunofluorescent labeling of cancer marker her2 and other cellular targets with semiconductor quantum dots[J].Nat Biotechnol,2003,21(1):41-46.

[6]Chen H Q,Wang L,Liu Y,et al.Preparation of a novel composite particles and its application in the fluorescent detection of proteins[J].Anal Bioanal Chem,2006,385(8):1457-1461.

[7]Jaiswal J K,Mattoussi H, Mauro J M,et al.Long-term multiple color imaging of live cells using quantum dot bioconjugates[J].Nature Biotechnology 2003,21(1):47-51.