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量子点体内生物转运和转化特征及毒性研究进展
作为新型荧光纳米材料，量子点（QD）在生物医学领域具有广泛的应用前景。然而，QD暴露引发的潜在毒性问题也不容忽视。QD在体内的毒性作用与其在体内的生物转运和转化有紧密的联系，而QD在体内的生物转运和转化过程会受到暴露途径、暴露剂量、表面修饰材料以及粒径等因素的影响。其中，QD的暴露途径会影响QD在体内的吸收和分布；暴露剂量会影响QD在体内的代谢和排泄，进而影响量子点在体内的分布；表面修饰材料会影响QD在体内的分布、代谢和排泄；粒径则可影响QD在体内的吸收、分布以及排泄，粒径较大的QD更易在体内存留，且难以清除。QD进入体内后，可通过循环系统在肝和肾等组织器官中蓄积和降解，其降解产物可经肝、脾和肾等组织器官的代谢作用后，经粪便和尿液排出体外；此外，QD可与体内生物大分子相互作用，损伤遗传物质，影响基因的表达水平，影响肝、肾和神经等组织器官的功能，使组织器官出现病理和功能损伤。
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表面修饰对量子点毒性影响的研究进展
量子点(QD)因其优良的光谱特性已在生物学中获得广泛应用并有新研究进展,如QD在细胞标记、活体和组织成像和光动力学治疗等生物学中的应用.随着其在科学研究中的应用越来越广泛,其潜在的生物学负效应和(或)毒效应也引起了国内外学者的关注,成了近年研究的热点.于是围绕降低QD毒性以进一步推广应用做了多方面的研究,本文简要阐述了QD的基本特性,QD在生物医学领域的应用及其潜在的毒性;重点阐述了几类对QD的表面修饰,以及各种表面修饰对降低QD毒性的作用;后,对该领域的进一步研究进行了展望.
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量子点遗传毒性研究进展
有关量子点（QD）的遗传毒性作用研究取得了一定进展。研究显示，QD进入内环境后通过产生活性氧和释放有毒内核离子这两种机制产生遗传毒效应。彗星实验及微核实验表明，QD产生的遗传毒效应主要是DNA损伤和染色体畸变。DNA损伤和染色体畸变的程度受多个影响因素控制：QD浓度越高毒效应越强；QD粒径越小越易进入细胞核并产生遗传损伤；表面带负电荷的QD毒性更强；裸核QD的毒性比外壳包覆的QD毒性强。另外，QD在不改变细胞遗传物质的条件下，通过表观遗传学改变也可产生遗传效应，使有害效应持续存在。
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不同类型量子点的毒性作用研究进展
量子点作为一种新型荧光纳米材料而具有广泛的应用前景,所以量子点暴露所引起的毒性以及生物安全问题逐渐引起人们的重视.本文简单介绍了量子点在生物医学领域的应用,着重介绍了量子点的毒性作用和毒作用机制.整体水平上的毒性作用如对消化系统、呼吸系统、生殖系统及中枢神经系统的损伤,细胞水平上的毒性作用如对MRC-5细胞的毒性作用、对原代培养的大鼠海马神经元的毒性作用和对L929细胞的毒性作用等.量子点的毒性作用机制主要有氧化应激损伤及活性氧产生的毒性、炎症反应损伤、免疫毒性和材料本身的固有毒性等.
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量子点的神经毒性效应研究进展
量子点作为一种新型的纳米材料，由于其独特的光电学特性可以广泛地应用于生物医学领域，因而其安全性已成为研究热点。中枢神经系统作为量子点作用的潜在靶器官之一，量子点的神经毒性研究也受到一些研究者的关注。量子点可跨越血脑屏障或通过神经通路进入中枢神经系统，产生破坏神经细胞结构和功能、损伤神经突触可塑性等神经毒性效应，其作用机制可能与氧化应激、炎症反应和离子通道改变3条途径有关。
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应用量子点纳米探针研究丹酚酸B与肿瘤细胞间的直接作用
目的 应用量子点纳米荧光探针示踪中药有效成分与细胞之间的直接作用,为该技术成为一种研究平台提供实验依据.方法 丹酚酸B(salvianolic acid B,SAB)经1-乙基-3(3-二甲基胺基丙基)碳二亚胺盐酸盐[1-ethyl-3(3-dimethylamino propyl)-carbodiimide,EDC]活化,以巯基乙胺(mercaptoethylamine,ME)为连接荆,与水溶性量子点(quantum dots,QDs)进行共价连接,将获得的QDs-SAB与肺腺癌细胞(SPCA-1)和肝癌细胞(7721)进行培育,通过QDs荧光直接观察SAB与细胞的结合情况,进而根据细胞形态观察、MTT和DNA电泳结果考察SAB是否对这些细胞有作用.结果 QDs可清晰地示踪SAB与SPCA-1和7721细胞之间结合情况,通过常规方法首次证实了SAB对这两种细胞有增殖抑制作用.结论 应用量子点纳米荧光探针直观发现中药有效成分与细胞之间的作用是可行的.
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新型荧光探针量子点在生命科学和药学中的应用
目的 综述了新型荧光探针量子点在生命科学和药学中的应用.方法 查阅近几年有关量子点作为荧光染料的文献.结果 概述了量子点的光学特点,总结了量子点可能存在的细胞毒性问题及其在细胞标记、活体和组织成像、组合标记等生物学中的应用.结论 随着技术的发展,量子点的应用将更加广泛.
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新型纳米粒载体在药物或基因传递中的应用
目的 重点总结近几年出现的新型纳米粒载体在药物或基因传递中的应用.方法 分析、归纳、总结国内外相关文献,对新型的纳米粒载体如纳米脂质卷、病毒样纳米粒、水凝胶纳米粒、金纳米壳、碳纳米材料、量子点和树状大分子等的特征、体内外性质以及在药学中的应用进行阐述.结果与结论 纳米粒具有特殊的理化性质,可以增加药物稳定性,提高药物生物利用度,具有靶向、缓控释作用等.有望成为药物递送、靶向、诊断和基因转染等的理想载体.
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Ki67在乳腺癌中的研究进展
乳腺癌严重危害着女性健康,其发生、发展与细胞增殖密切相关.Ki67作为细胞增殖相关的核抗原,其表达变化与传统预后标志物密切相关,对于指导临床预后及检测新辅助化疗疗效具有重要意义.近年来发展起来的基于量子点的多光谱成像为乳腺癌中Ki67的准确评估贡献了一种新方法.深入了解Ki67在乳腺癌中的作用对于阐明乳腺癌病理机制有积极作用,同时也为Ki67应用于临床提供了理论依据和指导作用.
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量子点在生物大分子检测中的研究进展
与传统的荧光标志物相比,量子点由于具有荧光度强、光化学稳定性好等独特的光学性质,已被作为荧光标志用于体内外生物分子、细胞及药物作用的成像和长时间示踪等研究,显示出了巨大的发展前景.近年来人们将不同材料的纳米量子点与各种生物大分子相耦联,用于对生物大分子的功能、细胞内定位、相互作用及运动轨迹等观察研究.现就目前量子点在生物大分子中的研究概况进行总结.
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量子点荧光技术在活体动物移植瘤方面的应用研究
量子点是一类直径＜100 nm的半导体纳米晶粒,是一种很有潜力的荧光标志物.量子点标记探针广泛应用于动物移植瘤的体内外研究,尤其是在肿瘤靶向成像、前哨淋巴结成像、血管成像、肿瘤标志物检测、肿瘤转移和治疗等方面.基于量子点技术在移植瘤动物模型中建立一种高敏感性、高特异性的肿瘤检测体系,实时动态地监测肿瘤的发生、发展及转移,为量子点探针应用于临床的诊断、治疗及预后建立一个新的平台,是今后的研究方向.
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量子点的单分子生物成像
半导体量子点（量子点）是纳米尺度的晶体，其具有独特的光物理性质，如荧光寿命较长、对光漂白有独特的稳定性、较大的带隙位移及狭窄对称的荧光谱峰，这些特性使量子点成为有前途的生物光学标记，如作为免疫荧光标记细胞和组织、DNA探针及单分子探针等。量子点可用于标记DNA序列或电化学检测蛋白质。该文就量子点的属性与毒性及其光学与电化学生物的分析应用，尤其是量子点在生物医学中的应用予以综述。
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用于围术期监测的量子化电导结构成研究
用于围术期监测的的量子化电导结构成研究是一项涉及物理、化学、生物医药、先进材料与电子信息、遗传工程等多学科交叉前沿探索研究.它是一种以识别靶标、光电活性、生物化学药物分子为基本构件,自导向自组装构成纳米药物、纳米结构量子点和单分子层,具备矩阵几何构型、量子化电导结、逻辑开关功能的新体系,其A级纳米结构量子点和单分子层不仅可突破当代固体半导体信息技术所面临的技术瓶颈即Si-SiO2界面量子隧穿极限和物理极限,而且对发展新一代纳米药物传递体系、基因表达调控位点识别与调控新型医学诊断工具有无可估量的推动作用.当今纳米药物传递体系和生命科学分析仪器新技术挑战是获取原子和量子水平物性特性、信号分析方法、标准测量技术与阐明光电信号产生本质和机制等.近,<科学>、<自然>杂志发表了系列专文研讨量子信号产生机制、量子波动探测技术与方法、标准量子测量技术形成等亟待中重点解决的实验与理论问题[1-6].这方面的深入研究是实现测量准确度的保证,这对生命科学复杂体系中小分子和大分子、大分子和大分子复杂相互作用信号转导检测尤为重要.
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CdTe@MPA量子点对小鼠腹腔巨噬细胞活性的影响
目的 研究CdTe@MPA量子点[以巯基丙酸(MPA)为壳修饰、以碲化镉(CdTe)为核的核-壳型量子点]染毒对小鼠腹腔巨噬细胞(RAW264.7)活性的影响.方法 将RAW264.7细胞暴露于终浓度为0(对照)、5、10、20、40、80、160、240、320 μg/ml的CdTe@MPA量子点(粒径分别为2.2、3.5 nm)溶液培养12、24、48 h.采用MTT比色法测定RAW264.7细胞的活性,并计算半数致死剂量(IC50).结果 在相同粒径、相同染毒时间下,与对照组比较,各剂量CdTe@MPA量子点染毒组RAW264.7细胞的增殖抑制率均较高,差异有统计学意义(P＜0.05).CdTe@MPA量子点对RAW264.7细胞染毒12h后,当染毒剂量为5～40、160 μg/ml时,3.5 nm粒径组细胞增殖抑制率高于2.2nm粒径组,当染毒剂量为240～320 μg/ml时,3.5 nm粒径组细胞增殖抑制率低于2.2 nm粒径组;染毒24 h后,当染毒剂量为5～40 μg/ml时,3.5 nm粒径组细胞增殖抑制率高于2.2 nm粒径组,当染毒剂量为80～320 μg/ml时,3.5 nm粒径组细胞增殖抑制率低于2.2 nm粒径组;染毒48 h后,当染毒剂量为5 ～ 160μg/ml时,3.5 nm粒径组细胞增殖抑制率低于2.2 nm粒径组.粒径为2.2、3.5 nm的CdTe@MPA量子点对RAW264.7细胞的IC50值分别为69.635、65.434 ug/ml.CdTe@MPA量子点的剂量、时间及其粒径对细胞增殖抑制率的影响强度从大到小依次为剂量＞时间＞粒径.结论 CdTe@MPA量子点可抑制RAW264.7细胞的活性,且与染毒剂量、时间、粒径有关.
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水中微囊藻毒素-RR的量子点荧光猝灭快速测定法
目的 建立水中微囊藻毒素-RR(MC-RR)的量子点(QDs)荧光猝灭法快速测定法.方法 在pH 7.17、反应温度37℃,CdSe-CdS量子点浓度2.0 mg/ml条件下,将CdSe-CdS量子点与MC-RR单克隆抗体共价连接,形成QDs-MC-RR单克隆抗体生物共轭体.加入含MC-RR水样,测定生物共轭体的荧光强度,根据体系荧光强度与浓度的关系,求出水样中MC-RR的含量.结果 MC-RR浓度在0.24～4 nmol/L的线性范围内,所得QDs-MC-RR体系的回归方程为(F0-Fn)/F0=0.110 3c+0.022 93,r=0.994 6,呈较好的线性关系,且符合Lambert-Beer公式.方法的检出限为2.4× 10-10 mol/L,RSD为4.2％～9.4％,加标回收率在84.0％～90.7％之间.结论 该方法具有操作更为简便快速,检测成本低,易于推广普及的优点,可以满足实际水样中MC-RR的检测需要.
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量子点标记的基因芯片在食源性致病细菌检测中的应用
目的 基于链霉亲和素修饰的CdSe/ZnS量子点标记的基因芯片技术,建立快速、准确、高通量的检测食源性致病细菌的方法.方法 以16s rDNA为靶基因,针对待检的食源性致病细菌合成一系列寡核苷酸探针,制成寡核苷酸芯片,生物素化标记的PCR产物与芯片杂交,然后用链霉亲和素修饰的CdSe/ZnS量子点进行标记,应用激光共聚焦扫描仪进行信号的检测.对量子点标记的基因芯片技术平台的特异性、敏感性和重复性进行评估.结果 链霉亲和素修饰的CdSe/ZnS量子点标记的基因芯片可有效区分常见致病细菌,检测灵敏度为10 cfu/ml,变异系数＜10％.结论 链霉亲和素修饰的CdSe/ZnS量子点标记的基因芯片可对致病细菌进行快速检测鉴定,其敏感性和重复性良好.
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量子点在食源性病原微生物检测中的应用
微生物引起的食源性疾病是食品安全的主要问题,对食源性疾病的预防控制已引起世界各国的高度关注,快速、准确、便捷的微生物检测技术是食品安全防控领域亟待解决的核心问题.近年来,伴随着纳米科学和纳米技术的发展,量子点在生命科学领域逐渐发挥越来越大的作用.文章概述了量子点的概念、基本特性及其在食源性病原微生物检测中的应用,并提出了展望.
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量子点荧光探针在生物医学中的应用进展
量子点(半导体纳米微晶体)作为一种新型荧光探针,在生物医学领域中应用已引起国内外科学工作者的极大关注.文章主要概括了量子点优于传统荧光染料的特性、量子点荧光探针的生物标记方式及其在活细胞荧光标记及组织光学成像、肿瘤细胞示踪及检测、荧光免疫分析和微生物学等方面的应用,并对其在兽药多残留检测的发展前景进行了展望.
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碲化镉量子点对小鼠体内氧化损伤的作用
目的 探讨尾静脉注射碲化镉量子点(CdTe QDs)对小鼠体内氧化损伤的作用.方法 40只雄性ICR小鼠随机分为5组,每组8只,采用尾静脉注射染毒.染毒浓度分别为0(对照)、0.5、5.0、50.0和500.0 nmol/ml的CdTe QDs溶液,每只动物注射0.2 ml,对照组注射等体积的生理盐水.染毒24 h后处死小鼠,测定小鼠血清生化、血液常规指标以及小鼠血清超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性和丙二醛(MDA)含量.结果 与对照组比较,0.5、5.0、50.0和500.0 nmol/ml CdTe QDs染毒组的CRE、PLT水平及MDA含量均明显降低,差异有统计学意义(P＜0.05或P＜0.01);50.0和500.0 nmol/ml CdTe QDs染毒组的GSH-Px活性与对照组比较明显增高,差异有统计学意义(P＜0.01).结论 本实验条件下0.5 nmol/ml CdTe QDs能够对小鼠体内产生氧化损伤作用.
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碲化镉量子点稳定性测定的体积排阻高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱法
目的 运用体积排阻高效液相色谱-电感耦合等离子体质谱(SEC-HPLC-ICP-MS)监测碲化镉量子点(CdTe QDs)中元素出峰时间及峰面积,评价CdTe QDs在体内和体外的生物稳定性.方法 通过透射电镜和紫外荧光表征合成的水溶性CdTe QDs,将CdTe QDs分别加入二次水、流动相、牛血清基质中监测放置不同时间后稳定性变化;将CdTe QDs注入小鼠静脉中,分别于1、24、72 h后测定小鼠血清和肝脏中CdTe QDs形态的变化.采用体积排阻高效液相色谱(SEC-HPLC)将溶液中的化合物按照体积大小进行洗脱,洗脱液在线进入电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定.通过114Cd和130Te同时流出的时间和摩尔比值对CdTe QDs进行定性,通过峰面积判断CdTe QDs是否有降解.结果 CdTeQDs用二次水稀释至浓度为0.5 mmol/L时室温避光放置60 min完全降解;用流动相稀释CdTe QDs为0.005 mmol/L未检测到CdTe QDs峰;在体外牛血清基质中CdTe QDs浓度为0.005 mmol/L可室温避光放置48 h,114Cd的峰面积为6 179 841～7 346 084,130Te的峰面积为1 077 913～1 191 066.CdTe QDs在染毒小鼠血清1h峰面积高,114Cd和130Te分别为18 183 894、25 187 987;在染毒小鼠肝脏中CdTe QDs降解迅速,在染毒1h小鼠的肝组织匀浆中可观察到含Cd的CdTe QDs降解产物出现,24 h时CdTe QDs大部分降解.结论 该方法可用于CdTe QDs的生物稳定性的研究,且CdTe QDs进入生物体后在肝脏降解产生Cd2+,可能导致机体毒性反应.
关键词： 镉 量子点 色谱法 高压液相 电感耦合等离子体质谱
