量子技术用于癌症诊断和药物控制？科学家研制稳定量子点外壳

据今日俄罗斯报道，俄罗斯科学家近日研制出稳定的量子点外壳，或可安全用于诊断癌症和控制药物剂量。

图片来自发表在《分析和生物分析化学》(ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY)的论文

量子点是由数千个原子组成的半导体晶体，仅有十亿分之一米的大小。它能够在极宽的光带内吸收光，并在极窄的波长间隔内发射光，波长间隔取决于纳米晶体的尺寸，使得量子点以严格定义的颜色发光。

前述特性使量子点几乎成为生物对象的超灵敏多色配准以及医学诊断的理想手段，并已在各种现代装置的开发中得到广泛应用，例如：电视屏幕、激光器、高效能的太阳能电池。来自俄罗斯萨拉托夫国立研究型大学的科学家表示，大多量子点含有重金属成分，并通常只在有毒有机溶剂中稳定，这限制了它们在生物学和医学中的使用。

基于发光量子点的亮度和稳定性，可以建造用于确定癌性肿瘤或自身免疫抗体的生物标志物的测试系统，以及用于控制剂量和药物输送系统的测试系统。为了避免中毒，有必要制造一个外壳，把量子点的所有化学元素保留在其中，并以原始形式将其从机体中移除。

此次，俄罗斯萨拉托夫国立研究型大学科学家与来自德国的同事研究了半导体量子点建立的稳定结构，开发了能把量子点转移到水介质和生物流体中的外壳。相关成果发表在《分析和生物分析化学》(ANALYTICAL AND BIOANALYTICAL CHEMISTRY)。

“我们已经获得了涂有一层薄薄的半导体且导电性逐层增加的纳米晶体，这使得能够将紫外线辐射高效地转化为彩色辉光。这样的系统可以借助类玻璃结构转移到水中。”萨拉托夫国立研究型大学化学研究所普通和无机化学实验室高级研究员OLGA GORYACHEVA说道。

研究人员使用了硅酸盐外壳（这是在自然界中以矿物形式发现的硅酸盐，其中最著名的硅酸盐是玻璃）。研究人员表示，硅酸盐外壳不仅有助于完整保持半导体晶体，把其光学特性维持在过去水平上，而且富含生物活性元素。“硅酸盐外壳直接附着在晶体原子上，形成一层非常薄的透明层，其性质与玻璃类似。目前，我们积极使用这种外壳为紧急情况部门开发针对心脏病的高灵敏度快速检测试纸。这种试纸有助于确定食物中的毒素。”

萨拉托夫国立研究型大学科学家制造的另一种纳米晶体由几种半导体结构组成，即所谓的“合金”量子点，它们可在半导体之间平稳过渡，其简化的合成过程更加省时。

为了把量子点转移到水中，研究人员采用了一种完全不同的技术：把含有硫的巯基乙酸一端嵌入晶体表面，另一端确保在水中的溶解度。“结果表面就像蓬松的‘皮大衣’，各种分子可以附着在上面。这种‘皮大衣’中的量子点保持高达10纳米的尺寸”，萨拉托夫国立研究型大学化学研究所普通和无机化学实验室初级研究员DANIIL DROZD说道。

DROZD表示，前述系统对许多氧化剂很敏感，量子点的辉光在腐蚀性介质附近减弱，这有助于使用新技术来确定化疗期间人体血液中癌症药物是否过量并调整剂量，显著降低治疗的副作用。研究人员希望到 2024年底能够证明，基于量子点的分析系统在调整用于治疗乳腺癌、淋巴瘤和肝癌的药物米托蒽醌剂量方面的效果。