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1、量子点医学检验作用本文作者：张路遥牛婉婷杨昊潘敏单位：浙江大学生物医学 工程量子点（quantumdots,QDs）是一种荧光半导体纳米晶体，直径 l100nme量子点主要由呼也族元素（如CdSe、CdTe、CdS、ZnSe等） 或也也族元素（如InP、InAs等）组成,目前生物医学领域研究常用的水溶 性量子点主要是CdX（X二S、Se、Te）lo由于量子限域效应量子点具有 独特的光学特性:耐光漂口、激发光谱宽、发射光谱窄且随粒径大小 的改变而改变。所以，不同粒径的量子点可以在同一激发光的激发下 发射不同颜色的荧光，有望解决传统染料在复色检测中存在的光谱覆 盖、不能同时激发等问题。1996年,
2、Alivisetos2懈决了量子点作为生 物探针与生物分子之间的相容性问题，实现了量子点在生物领域的应 用。1998年,Chen等实验证明量子点作为荧光标记物有传统荧光染 料20倍的亮度、100倍的抗光漂白能力、1/3的发射半峰宽，从此，量 子点成了最有前途的荧光标记物之一。经过修饰的水溶性量子点，表 而可与多种生物分子结合,从而获得功能基团;基于量子点的探针和检 测系统可广泛应用于生物医学检测系统中;量子点的表面敏感特性在 检验中也得到了应用4,5;在荧光共振能量转移 （fluorescenceresonanceenergytransfecFRET）技术中量子点作为供体也 显示了传统荧光染料
3、所没有的优点;量子点在各种新技术中的应用更 显示了其巨大的潜力。木文将全而综述经过修饰的量子点在各方面的 应用现状。1量子点探针的应用经过修饰的水溶性量子点具有免疫活性和高度的特异性，可 以作为荧光探针应用于荧光免疫分析。偶联了抗体的量子点探针可用 于检测抗原或细菌、肿瘤等有表而抗原的病原体、细胞、组织，并且 具有很高的灵敏度。另外，量子点对表而变化非常敏感,基于量子点的 这一特性发展起来的荧光猝灭探针、酶活性探针也具有很好的实用价 值。1.1量子点荧光免疫探针用于抗原检测Azzazy等用亲和素量子点探针对生物素化的前列腺特异性抗原 (prostatespecificantigen,PSA)进
4、行 了检测,检测限低达 0.38pg/ml。 Ker-man等改进了探针制备技术，将量子点与单克隆抗体通过亲和 素-生物素偶联制成探针，从而可以利用双抗夹心免疫法直接对人血清 标本中的PSA进行检测，其检测限可达0.25ng/ml,线性范围为 0»25100ng/mlo1.2量子点荧光免疫探针用于细菌检测Hahn等报道了一种用量子点免疫探针检测大肠杆菌0157酮7 的检测技术。他们用链霉亲和素修饰的CdSe/ZnS核壳式量子点和生 物素化的抗体偶联，这种探针可以特异性地识别大肠杆菌O2570H7,检 测限达 2>08xl07cfu/ml?比传统异硫氤酸荧光素 (fluoresc
5、einisothiocyanate,FITC)灵敏度更高、稳定性更好。Yang 等20 利用不同颜色的量子点同时检测了两种病原菌:大肠杆菌0157017和 伤寒沙门氏菌S.Typhimuriumo发射波长分别为525nm和705nm的两 种量子点分别偶联大肠杆菌O1570H7和伤寒沙门氏菌S.Typhimurium 的抗体。该方法能特异性识别并定量检测混合体中相应的细菌，检测 限为 lxl04cfu/mlo1.3量子点荧光免疫探针用于肿瘤检测Hu等11用PEG修饰的CdSe量子点实现了细胞表面肿瘤标记物- 癌胚抗原(carcinoembryonican-tigen,CEA)的检测。PEG量子点
6、通过静电 吸附偶联CEA抗体rch24o这种探针能比传统的FITC标记更有效地检 测LS180细胞系表面表达的CEAo Yu等12用CdSe/ZnS量子点偶联鼠 抗人甲胎蛋口(a-fetoprotein,AFP)抗体来识别肝癌标记物AFP,量子点 -AFP抗体探针通过尾静脉注射到小鼠内。点对点激光照射获取肿瘤部 位和正常组织的荧光信号:荧光主要分布在肝癌组织上，周围组织的荧 光强度迅速下降，基木无非特异性分布。1.4量子点荧光探针猝灭的应用量子点表面修饰有生物活性的酶之后，基于量子点对表面敏感的 特性，可以用于检测酶底物的浓度。Ji等23报道了一种新颖的基于 CdSe/ZnS 量子点-有机磷水
7、解酶(organophosphorushydrolase,OPH)探针 的生物传感器。其荧光猝灭程度和有机磷的浓度成线性相关,检测限 可达10-8mol/Lo增大OPH和量子点的比例能够增加传感器的灵敏度, 但是当量子点表而结合的OPH己经饱和后，探针灵敏度不再增加。该 方法为有机磷的检测提供了新途径，极具实用价值。2量子点FRET在检测中的应用FRET是一项应用能量转移来测量分子级别的距离的技术。当供体 发射的荧光与受体的吸收光谱重叠，并且供受体之间的距离很近 (<10nm)时,供体受激发产生的偶极子震荡就会引起受体偶极子的共 振，发生这种非放射性的能量转移14oFRET对供受体间的距
8、离非常敏 感25,可以用来检测蛋白质、核酸的分子结构和距离的微小变化。量 子点作为FRET供体相对于有机荧光染料在灵敏度方面有很大的优势: 量子点的激发光谱宽，可以选择产生背景荧光少的激发波长段来进行 检测，量子点-有机染料-FRET探针可产生相对背景荧光更显著的荧光 信号从而能够检测到较低浓度的目标，并且多余的探针并不影响检测 效果,操作起来更为方便。2.1量子点FRET在DNA检测中的应用基于量子点检测DNA的方法很多,大部分量子点DNA探针是用量 子点作为供体、有机染料作为受体的。Zhang等16介绍了一种超灵 敏的、基于量子点荧光共振转移的DNA检测方法。该方法可以用于 检测未分离的低
9、浓度DNAo量子点修饰一段DNA单链，有机染料Cy5 标记另一段DNA单链,Cy5作为受体，量子点作为供体,二者与目标DNA 结合，从而发生FRETo与同样用FRET技术的分子信标法相比,量子点 作为供体背景荧光更少，灵敏度更高(4e8fmol/L),目前己成功检测基因 点突变。2.2量子点FRET在蛋白浓度和酶活性检测中的应用Ma等27发现FRET可以用于检测溶液中鼠源IgG的含量。红绿两 种不同颜色的量子点先后加入到IgG溶液中与IgG通过静电结合后可 以观测到FRET现象的发生。FRET增强的程度和IgG浓度成线性相关, 线性范围在0*l20*0mg/Lo在此FRET体系中加入木瓜蛋白酶后,lgG 酶解，两种量子点之间的距离增大,FRET也随之消失。从另一个角度考 虑,FRET也可以用于酶的活性检测。基于这一原理,Xu等28将Cy5-底 物-量子点FRET探针用于卩-内酰胺酶的活性的检验，检测限32Pg/mlo 这种酶是细菌产生的，其活性与细菌的抗药性相关,在检验卩-内酰胺类 抗生素药效方而具有很重要的临床意义。3量子点在新技术中的应用