量子点技术在生物成像中的应用进展

目的：介绍量子点材料的特点及其在生物成像中的应用,并对其前景进行展望. 资料来源：应用计算机检索PubMed 1998-01/2007-04关于量子点生物成像文章.检索词“quantum dots,biological imaging,bioconjugates,fluorescence imaging”限定文章的语言种类为“English”. 资料选择：对资料进行初审,纳入标准：①量子点的特点及表面修饰.②量子点在不同的生物组织细胞中的成像应用.排除标准：重复性研究. 资料提炼：共收集到符合上述要求的文献31篇,关于量子点的特点及表面修饰的14篇,关于量子点在不同的生物组织细胞中的成像应用17篇. 资料综合：量子点（quantum dots,QDs）是一种新型纳米荧光材料,现有技术能将量子点与生物分子结合在一起作为一种高亮度而稳定的荧光探针用于生物成像.作为一种新型的荧光纳米材料量子点,在多种类型的生物成像研究中较传统的有机荧光素和荧光蛋白而言具有更加优越的特性,使研究者能够以一种全新的方法对单个细胞、组织、甚至活动物的基因、蛋白质和药物靶点进行研究,为疾病机制的阐明和临床诊疗提供有力帮助. 结论：量子点荧光标记材料具有信号稳定、标记简便、检测灵敏的优点,在生物成像中具有良好的应用前景.     

量子点:肿瘤诊断和治疗一体化荧光探针

目的量子点光激发可发射荧光,具有长时间、多目标和灵敏性高等独特的光学性质,在肿瘤细胞标记和生物应用中得到了广泛应用。通过量子点标记定位肿瘤细胞,对寻找癌变部位具有指导作用。量子点作为能量供体,在肿瘤光动力学治疗研究得到关注。本文简要介绍量子点光学特性,综述量子点荧光探针在肿瘤诊断和肿瘤光动力学治疗方面应用研究。     

量子点在生物医学标记分析中的应用研究

在生命科学及生物学领域,以往多采用有机染料标记生物大分子和细胞,来研究蛋白质之间的相互作用以及对细胞功能的影响等。然而有机染料存在着诸多缺点限制了他的应用,量子点（quantum dot,QDs）在10年前还鲜为人知,近年来其作为新型的生物标记物克服了有机染料的许多缺点,逐渐被人们认识并关注。作为半导体纳米晶体,他独特的光电特性为荧光探针的设计应用提供了空前的前景,极大地扩展了荧光成像在细胞与活体动物中的应用。现对其进行简要综述。     

荧光磁性纳米粒子标记三维培养系统中的脂肪间充质干细胞

背景：荧光磁性纳米粒子具有量子点和磁粒子的双重特质,生物相容性好,能够被胞吞入细胞质高效地标记细胞。目的：验证荧光磁性纳米粒子标记人脂肪间充质干细胞的可行性。方法：抽脂术抽取健康人脂肪组织,采用Ⅰ型胶原酶消化法分离,贴壁培养纯化人脂肪间充质干细胞。取第6代脂肪间充质干细胞与荧光磁性纳米粒子孵育过夜,采用普鲁士蓝染色、激光共聚焦显微镜检测体外标记细胞情况,荧光成像系统观察荧光磁性纳米粒子标记的干细胞体内示踪效果。结果与结论：普鲁士蓝染色显示荧光磁性纳米粒子以蓝色颗粒的形式分散于脂肪间充质细胞胞质中。激光共聚焦显微镜观察显示人脂肪间充质干细胞的细胞核被Hoechest33258染成蓝色,细胞质被标记成绿色;荧光成像结果表明标记的人脂肪间充质干细胞具有很好的成像效果。结果提示荧光磁性纳米粒子可以作为示踪剂在体外标记人脂肪间充质干细胞,为脂肪间充质干细胞的移植转化研究提供新方法。     

量子点标记荧光原位杂交法在快速检测金黄色葡萄球菌中的应用

目的:应用量子点标记的荧光原位杂交方法以快速检测金黄色葡萄球菌。方法:采用两种量子点-亲和素-生物素-DNA探针,即A型肠毒素(SEA)基因与FemB基因探针与金黄色葡萄球菌临床分离株或感染金黄色葡萄球菌的粪便标本进行荧光原位杂交,同时与SEA基因聚合酶链反应(PCR)的检测结果比较。结果:10株临床金黄色葡萄球菌分离株中,2株SEA基因探针杂交和SEA基因PCR检测结果均为阳性,其余8株SEA基因探针杂交和SEA基因PCR检测结果均为阴性,10株FemB基因探针杂交结果均为阳性。3例分离培养为金黄色葡萄球菌的临床粪便标本直接进行荧光原位杂交,FemB及SEA基因探针杂交结果均为阳性,SEA基因PCR检测结果均为阳性。SEA、FemB基因探针与其他相关菌种未见非特异性反应。结论:量子点标记荧光原位杂交法检测金黄色葡萄球菌具有快速、简便、特异的特点,且可用于临床粪便标本的直接检测。     

量子点及其在生物光子学中的应用

目的:量子点(半导体纳米微晶体)作为一种新型荧光探针应用到生物光子学中已经引起了国内外科学工作者的极大关注。文章主要介绍了量子点发光的基本原理,量子点相对于有机荧光染料的优缺点,量子点的化学合成、官能团修饰以及与生物结合的方法,并列举了量子点的生物光子学应用中的实例。最后展望了量子点今后的研究方向。     

量子点标记神经生长因子纳米化颗粒修饰羊膜间充质干细胞移植治疗大鼠实验性脑损伤

目的:量子点是由Ⅱ-Ⅵ族元素或Ⅲ-Ⅴ族元素组成的纳米颗粒,因三维上受到量子限制而表现出独特的光学特征,其标记的神经生长因子纳米化颗粒由于是纳米级,易通过细胞生物膜.实验观察负载此纳米颗粒的羊膜间充质干细胞移植治疗大鼠脑损伤的效果.方法:实验于2007-01/10在郑州大学完成.①材料:SPF级健康成年Wistar大鼠40只,按体质量编号分为4组:神经生长因子细胞组、常规细胞组、损伤模型组、培养基对照组,10只/组,实验过程中对动物的处置符合动物伦理学标准.羊膜间充质干细胞来自健康产妇胎盘羊膜,产妇对实验知情同意,实验经医院医学伦理委员会批准.量子点神经生长因子纳米粒由兰州大学功能有机分子化学国家重点实验室协助构建.②实验方法;向羊膜间充质干细胞中加入含10%胎牛血清、20 μg/L碱性成纤维生长因子的DMEM/F12培养基,置于37 ℃、体积分数为0.05的CO2饱和湿度培养箱中培养,待细胞达80%～90%融合时胰酶消化传代.取传至第3代细胞,分别加入终浓度为20,40,60 μg/L的量子点标记神经生长因子纳米粒进行修饰处理72 h,并设立空白对照和空载量子点对照.4组大鼠均采用Feeney自由落体法建立脑损伤模型,神经生长因子细胞组于大鼠损伤部位注入经40 mg/L量子点标记神经生长因子纳米粒修饰的羊膜间充质干细胞悬液10 μL(约4.0×108 个细胞),常规细胞组注入等量单纯量子点标记的羊膜间充质干细胞悬液,培养基对照组注入等量DMEM/F12细胞培养基,损伤模型组不给予移植操作.③实验评估:经量子点标记的神经生长因子纳米粒修饰后,MTT法检测细胞活性,荧光显微镜观察量子点在细胞内的分布,免疫细胞化学鉴定细胞分化.细胞移植后对各组大鼠运动及感觉功能进行评分,免疫组织化学染色及荧光显微镜观察量子点荧光化羊膜间充质干细胞在脑内存活分化和迁移情况.结果:①细胞生长率:培养72 h后与空白对照和空载量子点对照细胞比较,20,40,60 μg/L量子点标记的神经生长因子纳米粒组细胞生长率均呈增长趋势,40 μg/L时细胞无明显生长抑制,达60 μg/L时增长有所减慢.②体外量子点分布:荧光显微镜连续观察羊膜间充质干细胞.约6 h后开始摄入量子点标记的神经生长因子纳米粒,随着时间延长摄入量逐渐增加,于32 h荧光强度达高峰.③体外免疫细胞化学鉴定:经量子点神经生长因子纳米粒修饰的羊膜间充质干细胞表达神经元烯醇化酶和神经丝蛋白,向神经元方向分化,但不表达胶质纤维酸性蛋白.④神经行为学检测结果:细胞移植后24h,各组神经行为学各项指标评分均基本相似(P＞0.05);移植后10,20 d,损伤模型组与培养基对照组无明显变化,神经生长因子细胞组、常规细胞组运动及感觉功能各项评分均显著降低(P＜0.05),且神经生长因子细胞组下降幅度明显强于常规细胞组(P＜0.05).⑤免疫组织化学和荧光检测结果:经量子点神经生长因子纳米粒修饰的羊膜间充质干细胞在脑组织损伤区存活,并向周围迁移.结论:量子点是一种较好的细胞示踪剂,负载其标记的神经生长因子纳米化颗粒的羊膜间充质干细胞移植能够改善脑损伤大鼠神经功能.     

磁性/荧光量子点双功能纳米粒子双标记对大鼠骨髓间充质干细胞生物学特性的影响

目的：利用磁性/荧光量子点双功能纳米粒子双标记大鼠骨髓间充质干细胞（BM-SCs）,探讨其对BMSCs生物学特性的影响。方法：分离、纯化及培养大鼠BMSCs。制备二氧化硅（SiO2）包裹的含四氧化三铁（Fe3O4）和碲化镉（CdTe）荧光量子点的磁性及荧光双功能纳米粒子Fe3O4@CdTe@SiO2,利用铁浓度为25 mg/L的Fe3O4@CdTe@SiO2双标记BMSCs,未标记的BMSCs作为对照组。采用细胞计数（CCK-8）试剂盒检测BMSCs细胞毒性和增殖能力,台盼蓝拒染测细胞活力,成骨、成脂诱导检测细胞多向分化能力,评价双标记对BMSCs生物学特性的影响。荧光显微镜和普鲁士蓝染色观察诱导分化后Fe3O4@CdTe@SiO2双标记情况。结果：荧光显微镜下可见双标记组细胞内Fe3O4@CdTe@SiO2纳米粒子显示为红色荧光,荧光和磁性双标记率均达到90%以上。Fe3O4@CdTe@SiO2双标记后细胞存活率为（94±5）%。Fe3O4@CdTe@SiO2对BMSCs无明显细胞毒性,对BMSCs的成脂、成骨分化潜能无明显影响。结论：磁性/荧光量子点双功能纳米粒子（Fe3O4@CdTe@SiO2纳米粒子）双标记对大鼠BMSCs安全有效,对BMSCs的生物学特性无明显影响,有望为MRI和光学成像活体示踪BMSCs提供技术基础。     

光学分子影像学及其应用

光学分子影像学是一种快速发展的生物医学影像技术,它可以利用生物自发光或荧光蛋白或荧光染料,在分子和细胞层面上对在体的特定生物过程进行定性和定量研究。光学分子影像学同磁共振、核素成像等技术相比,具有无创性、高敏感性、成像价格低、近红外荧光穿透力强等优点。光学对比剂,特别纳米颗粒、纳米壳和量子点发展迅速。近红外(NIR)荧光染料标记的探针在转化到人类临床应用方面有着巨大的潜力。本文综述了当前光学分子影像学的发展现状及其在生物学、医学和药学中的应用。     

金纳米团簇在生物医学中的应用及展望

采用荧光标记法实现对实验材料的检测,在生物医学领域广泛应用。然而,传统的荧光染料一般存在细胞毒性与不良反应较大、激发光谱窄、光稳定性差、荧光强度弱等缺点,使其应用受到限制。金纳米团簇(Gold nanoclusters,Au NCs)由于其特有的量子尺寸效应以及生物相容性好、毒性低等特点引起了学者的广泛关注。通过对其研究的进一步深入,在生物监测、