CdSe量子點(diǎn)的合成、功能化及生物應(yīng)用

鄧文清，代 蕊，江 雪，羅 虹，黃 科，熊小莉

（四川師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610066）

CdSe量子點(diǎn)的合成、功能化及生物應(yīng)用

鄧文清，代 蕊，江 雪，羅 虹，黃 科，熊小莉

（四川師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610066）

量子點(diǎn)是一種新型熒光納米材料，具有獨(dú)特而優(yōu)良的熒光性質(zhì)，近年來受到研究者的廣泛關(guān)注。文章綜述蛋白質(zhì)、抗體、肽類以及DNA等對(duì)CdSe量子點(diǎn)（CdSe QDs）的表面功能化作用，以及CdSe QDs在生物傳感分析中的重要研究進(jìn)展。具體介紹CdSe量子點(diǎn)的多種合成方法（包括有機(jī)相合成、水相合成等），蛋白質(zhì)、抗體、肽類、DNA利用共價(jià)鍵或靜電作用對(duì)CdSe量子點(diǎn)修飾方法，以及其在生物醫(yī)學(xué)標(biāo)記與成像、生物傳感、藥物載送以及癌癥治療等領(lǐng)域的相關(guān)應(yīng)用，最后針對(duì)現(xiàn)有研究的不足進(jìn)行展望。希望通過對(duì)CdSe量子點(diǎn)全方位總結(jié)與概述，在一定程度上幫助科研工作者快速、準(zhǔn)確了解其相關(guān)性質(zhì)與研究進(jìn)展。

量子點(diǎn)；合成；功能化；生物應(yīng)用

0 引 言

量子點(diǎn)（QDs），是由幾百到幾千個(gè)原子組成的具有量子約束效應(yīng)的發(fā)光半導(dǎo)體納米晶體，其尺寸小于波爾半徑時(shí)，會(huì)展現(xiàn)出顯著的量子效應(yīng)。作為一種新的熒光納米材料，量子點(diǎn)具有許多獨(dú)特的性質(zhì)，如尺寸依賴效應(yīng)、窄而對(duì)稱的吸收峰、熒光壽命長(zhǎng)以及量子產(chǎn)率高等[1-2]，在生物學(xué)領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛[3-4]。CdSe QDs是目前研究比較成熟的一類量子點(diǎn)，相較其他種類的量子點(diǎn)而言，具有顯著的優(yōu)勢(shì)，如在同一波長(zhǎng)光的照射下，隨著自身粒徑的不同，CdSe QDs的發(fā)射光譜在430～660nm范圍內(nèi)可調(diào)[5]，CdSe QDs熒光量子產(chǎn)率高、易于檢測(cè)、合成條件溫和以及合成周期較短等。因此，CdSe量子點(diǎn)長(zhǎng)期以來受到廣泛的關(guān)注與研究。本文探討了CdSe類QDs的制備及功能化方法，并對(duì)其在生物分析領(lǐng)域方面的應(yīng)用進(jìn)行了綜述和展望。

1 CdSe QDs的合成方法

半導(dǎo)體量子點(diǎn)的形貌和結(jié)構(gòu)對(duì)其固有的磁、電、光性質(zhì)有很大的影響，不同合成方法制備的QDs的性質(zhì)不同，其用途也不同；因此，量子點(diǎn)的合成一直以來受到科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。目前有機(jī)相合成和水相合成是兩類主要的合成方法。

1.1 有機(jī)相合成

有機(jī)相合成QDs是最常用的方法之一，其發(fā)展主要包括了采用有機(jī)金屬作為反應(yīng)前驅(qū)體的有機(jī)金屬法和無機(jī)金屬作為反應(yīng)前驅(qū)體的綠色化學(xué)法兩個(gè)階段。

有機(jī)金屬法是指在200～400℃高溫條件下將有機(jī)金屬前驅(qū)體注入配體溶液中，前驅(qū)體在高溫條件下迅速熱解并成核，核繼續(xù)生長(zhǎng)形成量子點(diǎn)的一種方法[6-7]。反應(yīng)中配體在QDs的表面形成疏水層，可以有效防止QDs發(fā)生聚集，因此有機(jī)金屬法能夠合成單分散并且具有高穩(wěn)定性的QDs。采用此方法制備出的QDs有較好的熒光量子產(chǎn)率與光學(xué)性質(zhì)。Bawendi等[8]采用有機(jī)合成方法制備了三辛基膦（TOP）/三辛基氧膦（TOPO）包裹的 CdSe QDs 量子點(diǎn)，合成的CdSe QDs具有較好的分散性和均勻的尺寸分布，但是熒光量子產(chǎn)率相對(duì)較低。后來研究發(fā)現(xiàn)，利用能帶較大的ZnS包被在能帶較小的CdSe表面能有效提高QDs的熒光量子產(chǎn)率，因此逐漸將提高QDs熒光量子產(chǎn)率的方法集中到形成CdSe/ZnS這樣的核殼結(jié)構(gòu)上。Hines等[9]在TOPO/TOP溶劑中合成了熒光量子產(chǎn)率高、穩(wěn)定性強(qiáng)的CdSe/ZnS QDs。但是有機(jī)金屬法也具有很多缺點(diǎn)，如使用的原料較貴且具有較大的毒性，合成過程較危險(xiǎn)，易發(fā)生爆炸等，限制了此方法的進(jìn)一步推廣與運(yùn)用。

后來研究者提出了綠色化學(xué)合成法[10]，用穩(wěn)定性高、毒性低且價(jià)格低廉的氧化鎘為原料代替二甲基鎘作為前驅(qū)體，與Se溶液混合反應(yīng)，以此來制備性質(zhì)優(yōu)良的CdSe QDs。此方法雖然降低了反應(yīng)成本，但是在反應(yīng)過程中還是保留了毒性較強(qiáng)的有機(jī)膦溶劑的使用，因此還需尋找更綠色的合成方法。

1.2 水相合成法

水相法制備QDs通常選用水溶性的離子作陰離子前驅(qū)體，多官能團(tuán)小分子作穩(wěn)定劑，通過加熱回流使QDs在水相中成核并生長(zhǎng)熟化[11]。Chen等[12]利用L-半胱氨酸上的巰基和羧基，與納米簇表面的Cd原子形成共價(jià)鍵，制得了粒徑均一、具有較高熒光量子產(chǎn)率以及較好生物相容性的CdSe QDs。Wang等[13]在微波輻射的條件下，合成了檸檬酸穩(wěn)定的CdSe納米粒子，檸檬酸根離子為納米粒子提供足夠的靜電穩(wěn)定性，以避免納米粒子發(fā)生聚集；因此該量子點(diǎn)在水溶液中有較好的單分散性。水相法制備QDs克服了有機(jī)合成的缺點(diǎn)，但是該法也存在結(jié)晶不完善、表面缺陷多、發(fā)光性能較差等問題，故水相合成法也需要進(jìn)一步的改進(jìn)。

2 CdSe QDs的表面功能化

盡管CdSe QDs具有許多獨(dú)特和優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)與光學(xué)性質(zhì)，但是它也存在一些局限，如生物兼容性低、水溶性較差以及毒性相對(duì)較大。為了克服這些缺點(diǎn)，需對(duì)量子點(diǎn)表面進(jìn)行一定的包裹與修飾，近年來文獻(xiàn)陸續(xù)報(bào)道了各種小分子（包括硫基、聚合物、DNA等修飾劑）包裹修飾的CdSe QDs。制備出的QDs擁有良好的生物相容性，廣泛用于生物小分子的檢測(cè)、疾病的診斷與治療、生物傳感等方面，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。

2.1 蛋白質(zhì)包裹

蛋白質(zhì)包裹的QDs在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有很多重要的應(yīng)用，因此將蛋白質(zhì)作為合成QDs的常用包裹劑。通常可以通過靜電吸引、共價(jià)鍵偶合等方式將蛋白質(zhì)修飾到QDs表面，其中共價(jià)鍵結(jié)合是最常用的方式。共價(jià)鍵結(jié)合是利用蛋白質(zhì)分子的官能團(tuán)與量子點(diǎn)表面的官能團(tuán)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成共價(jià)鍵的一種結(jié)合方式。由于蛋白質(zhì)存在氨基與巰基，很容易與氨基、羧基修飾的QDs形成共價(jià)鍵相互偶合。使用新型蛋白（天然植物螯合肽）綁定在水溶性較差的CdSe/ZnS QDs上時(shí)，能夠增加QDs的水溶性，并且被包裹的QDs呈現(xiàn)出很高的膠態(tài)穩(wěn)定性，在水溶液中保持很高的量子產(chǎn)率，能夠與不同的功能團(tuán)進(jìn)行生物偶聯(lián)（如圖1[14]所示）。

圖1 量子點(diǎn)表面活性劑與γPC3肽交換原理圖[14]

其結(jié)果表明，很多γ結(jié)構(gòu)肽能夠在有硫醇結(jié)構(gòu)的QDs表面進(jìn)行定向綁定，這些優(yōu)化的QDs能夠用于活細(xì)胞成像和斑馬魚體內(nèi)成像及可視化傳感。多價(jià)態(tài)蛋白質(zhì)配體與QDs的自組裝對(duì)于QDs的表面功能化已經(jīng)成為了一種很重要的方法，并且在生物領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[15-16]。如圖2所示，Xia等[17]基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET）的原理研究了CdSe/ZnS QDs與不同幾何結(jié)構(gòu)和構(gòu)架的多價(jià)蛋白配體的組裝，結(jié)果表明在有限的空間下多價(jià)蛋白與QDs的綁定序列能夠緊密結(jié)合，以獲得直接、穩(wěn)定的蛋白質(zhì)與QDs的復(fù)合物。這一結(jié)論對(duì)于指導(dǎo)QDs與多價(jià)配體的設(shè)計(jì)是非常有用的，該方法也成功用于生物分子體內(nèi)成像。

圖2 GCN-mCherry與谷胱甘肽包裹的CdSe/ZnS量子點(diǎn)發(fā)生自組裝導(dǎo)致熒光共振能量轉(zhuǎn)移示意圖[17]

蛋白質(zhì)修飾QDs除應(yīng)用于生物體內(nèi)成像，也常用于離子的檢測(cè)和小分子特異性結(jié)合。如用變性的牛血清白蛋白（dBSA）合成了dBSA包裹的CdSe量子點(diǎn)（dBSA-CdSe），dBSA上游離的半胱氨酸殘基，能夠有效的與金屬離子螯合以及在形成穩(wěn)定CdSe時(shí)起到表面鈍化作用，當(dāng)Cu2+出現(xiàn)時(shí)，與量子點(diǎn)相互響應(yīng)，進(jìn)而猝滅量子點(diǎn)的熒光。這種QDs能夠高靈敏地檢測(cè)Cu2+，對(duì)Cu2+的檢出限達(dá)到5nmol/L[18]（如圖3所示）。

Snee等[19]用羅丹明哌嗪-賴氨酸-生物素（RBpip-Biotin）與CdSe/ZnS量子點(diǎn)進(jìn)行偶聯(lián)，再用凝血素修飾，生成由凝血素包裹的QDs，并以此建立了比率傳感高靈敏檢測(cè)蛋白質(zhì)的方法，其檢測(cè)限低至1 pmol/mL。Mattoussi等[20]則通過將辛硫酸包裹的CdSe/ZnS量子點(diǎn)與重組麥芽糖結(jié)合蛋白（MBP）進(jìn)行偶聯(lián)得到QD-MBP，這種蛋白包裹的QDs既保留了QDs的光學(xué)性質(zhì)又保留了麥芽糖結(jié)合蛋白的生物活性。

圖3 dBSA包裹CdSe量子點(diǎn)的合成與熒光猝滅的原理圖[18]

2.2 抗體的包裹

抗體是一種能特異性結(jié)合抗原的糖蛋白，將抗體連接在量子點(diǎn)上能夠使QDs上的抗體與生物體內(nèi)的抗原進(jìn)行特異性結(jié)合，進(jìn)而能夠定性定量地檢測(cè)生物體內(nèi)的生物分子。當(dāng)生物體內(nèi)器官發(fā)生病變時(shí)，會(huì)導(dǎo)致此器官內(nèi)的某些分子過度表達(dá)或降低表達(dá)；因此，抗體修飾的QDs能夠在生物體內(nèi)作為熒光傳感檢測(cè)腫瘤細(xì)胞?？贵w與量子點(diǎn)的結(jié)合方法分為非共價(jià)結(jié)合和共價(jià)結(jié)合，非共價(jià)結(jié)合多采用生物素-親和素連接方式。共價(jià)結(jié)合為抗體與量子點(diǎn)的表面功能基團(tuán)通過1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（EDC）的活化作用相互反應(yīng)生成共價(jià)鍵，最常用到的結(jié)合方式為氨基與羧基、氨基與巰基、醛基與酰肼的結(jié)合[21]（如圖4所示）。Pang等[22]合成羧基化的CdSe/ZnS量子點(diǎn)，用EDC和N-羥基琥珀亞酰胺（NHS）作為活化劑活化QDs表面的官能團(tuán)，使其能快速與MC02抗體進(jìn)行偶合，利用MC02抗體修飾的QDs能夠靈敏地定量檢測(cè)C反應(yīng)蛋白，在緩沖液中對(duì)C反應(yīng)蛋白的檢出限為27.8 pmol/L，而在血清中檢出限為34.8pmol/L，較高的靈敏度能夠作為精確診斷細(xì)菌、病毒感染以及其他類型癌癥的判斷基礎(chǔ)。CdSe/ZnS與免疫球蛋白（IgG）和鏈霉素連接用來標(biāo)記活細(xì)胞表面的乳腺癌腫瘤標(biāo)志物Her2，對(duì)細(xì)胞質(zhì)中的肌動(dòng)蛋白和微管纖維進(jìn)行染色，并檢測(cè)細(xì)胞核內(nèi)的核抗原[23]。

2.3 肽類包裹

圖4 量子點(diǎn)-抗體生物偶聯(lián)的原理示意圖[21]

肽類作為常見的生物分子也常常用來修飾QDs。肽類與量子點(diǎn)的結(jié)合常利用肽類表面的氨基和巰基，與量子點(diǎn)表面的氨基和羧基以共價(jià)鍵方式結(jié)合。Willner等[24]合成了谷胱甘肽（GSH）包裹的 CdSe/ZnS量子點(diǎn)，用于分析酪蛋白激酶（CK2）的光學(xué)性質(zhì)和堿性磷酸酶（ALP）的水解活性。Dawson等[25]利用兩性離子配體功能化CdSe/ZnS量子點(diǎn)與棕櫚酸結(jié)合肽偶聯(lián)，在小雞胚胎第四天時(shí)注入小雞胚胎脊髓用來傳送以及追蹤QDs的行動(dòng)軌跡。類似的利用金屬與六聚組氨酸肽相互作用進(jìn)行自組裝已經(jīng)作為一個(gè)有效的、定點(diǎn)的方法來對(duì)CdSe/ZnS量子點(diǎn)與蛋白質(zhì)進(jìn)行表面修飾[26-27]。另外，利用生物仿生法合成小分子包裹QDs的方法相對(duì)簡(jiǎn)單，也得到了廣泛推廣。Chen等[28]利用生物仿生方法使用雙功能肽合成了由肽鏈包裹的CdSe/ZnS核殼半導(dǎo)體晶體。這種方法對(duì)于核殼量子點(diǎn)的合成有非常重要的指導(dǎo)意義。通常，磷脂質(zhì)也會(huì)被用來包裹QDs，Kim等[29]將CdSe/CdS/ZnS QDs與透明質(zhì)酸（HA）合成了 HA-QD，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，尺寸可調(diào)并且可以應(yīng)用于標(biāo)記淋巴血管。

2.4 DNA包裹

DNA功能化的QDs在生物應(yīng)用方面扮演著重要的角色，單鏈DNA能夠識(shí)別互補(bǔ)的DNA/RNA通過堿基互補(bǔ)配對(duì)形成正常的螺旋結(jié)構(gòu)，因此用DNA功能化的QDs能夠檢測(cè)病毒和細(xì)菌中的DNA片段[30]以及小RNA[31]。DNA也能夠作為適配體，與目標(biāo)分子有很高的親和性。這些適配體功能化的量子點(diǎn)能夠用來檢測(cè)離子、蛋白，或用于疾病診斷[32-33]和細(xì)胞成像[34]。

DNA包裹QDs一般采用兩種方法：1）利用生物素-鏈酶親和素的化學(xué)反應(yīng)方法，其原理是用鏈酶親和素包裹的QDs在預(yù)先設(shè)計(jì)的DNA展現(xiàn)生物素分子的特定區(qū)域進(jìn)行自組裝，形成所需要的產(chǎn)物；2）DNA修飾的QDs與DNA攜帶互補(bǔ)序列的捕獲鏈進(jìn)行雜交[35]。DNA與QDs之間結(jié)合的方式有靜電吸引以及共價(jià)鍵結(jié)合[36]（如圖5所示）。

Sharma等[37]基于DNA二維陣列合成鏈酶親和素功能化CdSe量子點(diǎn)。Zhao等[38]則將寡核苷酸連接在3-巰基丙酸修飾的CdSe/ZnS量子點(diǎn)表面形成功能化的QD-DNA偶聯(lián)物，用來檢測(cè)乙型肝炎病毒的DNA和單堿基突變。

3 CdSe QDs在生物方面的應(yīng)用

半導(dǎo)體QDs是一類重要的熒光標(biāo)記物，他們擁有獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)并且能夠與醫(yī)學(xué)和成像技術(shù)相結(jié)合而用于分子和細(xì)胞成像，包括體內(nèi)與體外成像、熒光壽命成像、靶向細(xì)胞成像、藥物傳送等方面。

3.1 生物醫(yī)學(xué)標(biāo)記與成像

通常，QDs進(jìn)入細(xì)胞通過4種途徑：1）通過內(nèi)吞作用被細(xì)胞吸入；2）由受體調(diào)節(jié)與細(xì)胞膜相互作用并且內(nèi)吞；3）物理處理促進(jìn)細(xì)胞遞送；4）組合方法[39]。探討QDs進(jìn)入細(xì)胞的途徑有利于促進(jìn)量子點(diǎn)在細(xì)胞生物學(xué)方面的應(yīng)用，比如靶向細(xì)胞成像和生物進(jìn)程的監(jiān)測(cè)。Weiss等[40]用兩種不同顏色的硅包裹的CdSe/ZnS量子點(diǎn)可以同時(shí)對(duì)小鼠纖維細(xì)胞實(shí)現(xiàn)雙色成像。使用生物分子或小分子包裹的CdSe類QDs很多都能夠進(jìn)行生物成像。此外，Zhang等[41]用單域抗體（sdAbs）功能化 CdSe/ZnS量子點(diǎn)（sdAbs-CdSe/ZnS），根據(jù)抗原抗體特異性結(jié)合的原理，sdAbs-CdSe/ZnS能夠特異性識(shí)別并標(biāo)記表皮生長(zhǎng)因子受體（EGFR），這就使QDs能夠?qū)GFR表達(dá)異常的癌細(xì)胞進(jìn)行生物成像。這些QDs能夠在細(xì)胞環(huán)境中穩(wěn)定存在，并且抗光漂白能力強(qiáng)。Mulder等[42]將疏水的CdSe量子點(diǎn)植入聚乙二醇脂質(zhì)和順磁性脂質(zhì)制備了具有良好的光學(xué)性質(zhì)與高弛豫效能的順磁性量子點(diǎn)。當(dāng)與精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸共軛后，此磁性量子點(diǎn)能夠用來對(duì)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞成像。

3.2 生物傳感

圖5 生物偶合方法的示意圖

功能化的半導(dǎo)體QDs可以作為不同的生物傳感器，其原理是QDs直接作為熒光標(biāo)記靶向生物分子，QDs上的配體鏈識(shí)別目標(biāo)分子，并且QDs的熒光信號(hào)的變化可以反應(yīng)目標(biāo)分子的數(shù)量。熒光信號(hào)的改變通常是由QDs與臨近目標(biāo)分子之間發(fā)生電荷轉(zhuǎn)移或者電子轉(zhuǎn)移造成的。由于QDs的熒光與其表面狀態(tài)關(guān)系密切，因此當(dāng)目標(biāo)分子連接或者替換QDs表面的物質(zhì)時(shí)會(huì)導(dǎo)致QDs的熒光增強(qiáng)或者猝滅。除了目標(biāo)分子的連接或替換，還有一種方式也能引起QDs的熒光變化，即量子點(diǎn)與目標(biāo)分子之間發(fā)生FRET[43]。通常發(fā)生FRET需要滿足兩個(gè)重要的條件：1）供體的發(fā)射光譜與受體的吸收光譜之間有重疊；2）供體與受體之間有適當(dāng)?shù)挠行Ь嚯x（1～10nm）。對(duì)QDs表面功能化可以使QDs作為能量供體或能量受體，當(dāng)目標(biāo)分子出現(xiàn)時(shí)就可能導(dǎo)致能量轉(zhuǎn)移的發(fā)生或終止。圖6總結(jié)了QDs作為發(fā)光生物傳感器和能量轉(zhuǎn)移傳感器的典型的傳感機(jī)制[44]。

為監(jiān)測(cè)絡(luò)氨酸酶的活性，Gill等[45]將CdSe/ZnS QDs與絡(luò)氨酸甲脂和含有絡(luò)氨酸殘基的肽偶聯(lián)，絡(luò)氨酸酶通過氧氣誘導(dǎo)絡(luò)氨酸氧化形成鄰-苯醌，從而猝滅QDs的熒光，因此通過QDs熒光的猝滅就能夠監(jiān)測(cè)絡(luò)氨酸酶的活性。當(dāng)鄰-苯醌從QDs表面移除后又會(huì)使QDs的熒光恢復(fù)，因此加入有特異性凝血酶分裂位點(diǎn)的肽能夠進(jìn)一步監(jiān)測(cè)凝血酶活性。Dubertret等[46]將CdSe/ZnS QDs包裹在磷脂嵌段共聚物膠囊中，得到尺寸均勻、形狀規(guī)則、單分散的熒光QDs膠囊，用于體內(nèi)和體外成像。當(dāng)QDs與DNA進(jìn)行偶聯(lián)，可作為熒光探針與互補(bǔ)鏈進(jìn)行特異性雜交。此外，將QDs膠囊注入非洲爪蟾胚胎時(shí)，可用于在胚胎形成過程中進(jìn)行血統(tǒng)追蹤實(shí)驗(yàn)。基于FRET原理，Algar等[47]用兩個(gè)供體和一個(gè)受體形成的同軸FRET傳感器用來檢測(cè)胰蛋白酶的活性，且其檢測(cè)限達(dá)到nMol水平。隨后，他們還構(gòu)建了一個(gè)同軸FRET的多功能傳感器，能夠用于同時(shí)檢測(cè)蛋白酶的濃度與活性[48]（如圖 7 所示）。

圖6 不同量子點(diǎn)作為傳感器的傳感機(jī)理[44]

圖7 量子點(diǎn)作為同軸熒光共振能量轉(zhuǎn)移傳感器同時(shí)檢測(cè)凝血酶的濃度和凝血酶的活性的示意圖[48]

Huang等[49]基于FRET原理利用巰基丁二酸（MSA）修飾的CdSe/ZnS QDs和葡萄糖氧化酶定性、定量檢測(cè)葡萄糖。無葡萄糖存在時(shí)，由于葡萄糖氧化酶與QDs發(fā)生FRET，QDs的熒光明顯增強(qiáng)，加入葡萄糖后，葡萄糖氧化酶與葡萄糖相互發(fā)生反應(yīng)，阻礙了FRET的發(fā)生，故使得QDs的熒光發(fā)生降低甚至猝滅。此方法中葡萄糖的濃度在0.2～10mmol/L與2～30mmol/L的范圍內(nèi)與QDs的熒光強(qiáng)度呈較好的線性關(guān)系。用修飾后的QDs制備的傳感器，能夠?qū)ι矬w內(nèi)進(jìn)行可視化檢測(cè)，并且檢出限低，反應(yīng)靈敏，結(jié)果準(zhǔn)確。

3.3 藥物載送以及癌癥治療

量子點(diǎn)在腫瘤標(biāo)志物的傳感與成像的成功應(yīng)用為早期臨床診斷、高通量篩選和視覺手術(shù)指導(dǎo)的進(jìn)一步應(yīng)用提供了基礎(chǔ)[50]。由于他們顯著的高熒光性、大的比表面積以及各種共軛的柔性層，致使量子點(diǎn)在藥物載送與釋放中扮演多重角色。此外，量子點(diǎn)與高容量生物相容的納米載體的結(jié)合能夠有效提高其穩(wěn)定性、生物相容性以及藥物載送的能力。Minko等[51]構(gòu)建量子點(diǎn)-黏蛋白和阿霉素（DOX）的共軛體系用于卵巢癌細(xì)胞中靶向藥物治療，量子點(diǎn)-黏蛋白與DOX的共軛體系的制備首先通過氨基修飾的黏蛋白與羧基修飾的量子點(diǎn)通過碳二酰胺反應(yīng)結(jié)合；隨后量子點(diǎn)與DOX通過形成酸不穩(wěn)定腙鍵相互結(jié)合。量子點(diǎn)與DOX發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移，可以猝滅量子點(diǎn)的熒光。然而，癌組織的酸性溶酶體室和酸性微環(huán)境可能會(huì)瓦解QD-黏蛋白-DOX之間的腙鍵，導(dǎo)致DOX的釋放進(jìn)而使得量子點(diǎn)到DOX的熒光共振能量轉(zhuǎn)移作用被終止，量子點(diǎn)熒光的恢復(fù)可以用來監(jiān)測(cè)藥物在癌細(xì)胞中的釋放。Farokhzad等[52]展示了多功能的量子點(diǎn)-適配體的共軛體系同時(shí)用于癌癥成像和靶向藥物遞送。量子點(diǎn)-適配體的共軛通過羧基修飾的量子點(diǎn)與氨基修飾的適配體反應(yīng)生成，量子點(diǎn)的功能用于體內(nèi)成像和藥物載體。Park等[53]構(gòu)建了量子點(diǎn)與免疫脂質(zhì)體的共軛體系用于靶向腫瘤細(xì)胞成像與藥物載送。免疫脂質(zhì)體與量子點(diǎn)的復(fù)合物通過將抗人表皮生長(zhǎng)因子單克隆抗體片段連接在脂質(zhì)體上，隨后與量子點(diǎn)相互結(jié)合。這些免疫脂質(zhì)體-QD混合物能夠有效地將抗癌藥物DOX載送到人表皮生長(zhǎng)因子過度表達(dá)的細(xì)胞，從而達(dá)到成像與藥物治療的目的。

4 結(jié)束語(yǔ)

CdSe QDs憑借自身突出的物理化學(xué)性能和獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì)，使其在生物傳感、疾病檢測(cè)、小分子的檢測(cè)、藥物載送等方面有著非常廣泛的應(yīng)用，在生物傳感分析與生物醫(yī)學(xué)方面展示了舉足輕重的作用。但是將CdSe QDs用于生物體內(nèi)還是存在很多局限性：1）生物體與環(huán)境樣本比較復(fù)雜，通常會(huì)嚴(yán)重干擾CdSe類QDs對(duì)生物分子的識(shí)別與標(biāo)記而導(dǎo)致假陽(yáng)性；2）CdSe類QDs作為傳感器難以在復(fù)雜的生物體與環(huán)境中同時(shí)鑒定與檢測(cè)多元生物分子；3）如何合成高通量和高水溶性的CdSe類QDs；4）如何降低CdSe類QDs在生物體中的毒性。隨著科學(xué)家們的不斷努力，相信CdSe QDs存在的局限都會(huì)被一一克服，并且能夠在生物領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮更大的作用。

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（編輯：莫婕）

Synthesis，functionalization and bio-applications of CdSe quantum dots

DENG Wenqing， DAI Rui， JIANG Xue， LUO Hong， HUANG Ke， XIONG Xiaoli
（College of Chemistry and Materials Science，Sichuan Normal University，Chengdu 610066，China）

Quantum dots， anew kind ofluminescentnanometermaterialwith uniqueand excellent fluorescent properties，have drawn much attention of researchers in recent years.In this article， the surface functionalization of proteins， antibodies， peptides and DNA on the CdSe quantum dots （CdSe QDs） and its important research progress in biosensor analysis have been reviewed in details.This article specifically introduced the various synthetic methods of CdSe QDs including organic phase synthesis， aqueous synthesis and so on， the modification of proteins，antibodies， peptides and DNA for CdSe QDs by covalent bond or electrostatic interactions， and its application in biological fields， such as biomedical labeling and imaging， biosensor， drug delivery and cancer treatment.Finally，a summary and expectation for the deficiency of related study of CdSe QDs have been made.It will be helpful for researchers to understand their related properties and research progress quickly and accurately to some extent based on all-around summary and overview for CdSe QDs.

quantum dots； synthesis； functional； bio-application

A

1674-5124（2017）11-0051-08

10.11857/j.issn.1674-5124.2017.11.011

2017-03-18；

2017-05-10

國(guó)家自然科學(xué)基金（21605108）；四川師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)室及設(shè)備管理處基金（ZZYQ2016-1）

鄧文清（1992-），女，四川廣安市人，碩士研究生，專業(yè)方向?yàn)楣庾V分析。

黃 科（1987-），男，四川成都市人，實(shí)驗(yàn)師，主要從事光譜分析研究。