科技日報莫斯科5月14日電 (記者董映璧)俄羅斯薩拉托夫國家研究型大學(xué)研制出穩(wěn)定的量子點外殼，使其能夠安全地用于診斷癌癥和控制藥物劑量。相關(guān)研究結(jié)果近日發(fā)表在《分析和生物分析化學(xué)》雜志上。
量子點是十億分之一米大小的半導(dǎo)體晶體，由數(shù)千個原子組成。它能夠在很寬的光帶內(nèi)吸收光并在很窄的波長間隔內(nèi)發(fā)射光，波長間隔取決于納米晶體的尺寸，同時量子點以嚴(yán)格定義的顏色發(fā)光。量子點的這些特性使其幾乎成為生物對象的超靈敏多色配準(zhǔn)以及醫(yī)學(xué)診斷的理想手段。
然而，大多量子點含有重金屬成分，并且通常只在有毒有機(jī)溶劑中穩(wěn)定，這限制了它們在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)中的使用。
研究人員發(fā)現(xiàn)，可在發(fā)光量子點的亮度和穩(wěn)定性基礎(chǔ)上，建造用于確定癌性腫瘤或自身免疫抗體的生物標(biāo)志物的測試系統(tǒng)，以及用于控制劑量和藥物輸送系統(tǒng)的測試系統(tǒng)。為了避免中毒，有必要制造一個外殼，把量子點的所有化學(xué)元素保留在其中，并以原始形式將其從機(jī)體中移除。
薩拉托夫國家研究型大學(xué)化學(xué)研究所普通和無機(jī)化學(xué)實驗室高級研究員奧莉加·戈里亞切娃稱，通過對建立半導(dǎo)體量子點的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的研究，可開發(fā)許多能夠把量子點轉(zhuǎn)移到水介質(zhì)和生物流體中的外殼。比如，俄科研人員已經(jīng)開發(fā)出涂有一層薄薄的半導(dǎo)體且導(dǎo)電性逐層增加的納米晶體，其能夠?qū)⒆贤饩€輻射高效地轉(zhuǎn)化為彩色輝光，這樣的系統(tǒng)可借助類玻璃結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移到水中。
研究人員使用了硅酸鹽外殼。硅酸鹽外殼不僅有助于完整保持半導(dǎo)體晶體，把其光學(xué)特性維持在過去的水平上，而且富含生物活性元素。此外，這種量子點比其他科學(xué)團(tuán)隊開發(fā)的類似物體更穩(wěn)定。硅酸鹽外殼直接附著在晶體原子上，形成一層非常薄的透明層，其性質(zhì)與玻璃類似。
薩拉托夫國立研究型大學(xué)科研人員制造的另一種納米晶體由幾種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)組成，這就是所謂的“合金”量子點，它們可在半導(dǎo)體之間平穩(wěn)過渡。
為了把量子點轉(zhuǎn)移到水中，研究人員采用了一種根本不同的技術(shù)：將含有硫的巰基乙酸一端嵌入晶體表面，另一端確保在水中的溶解度。結(jié)果表面就像蓬松的“皮大衣”，各種分子可以附著在上面。這種“皮大衣”中的量子點保持高達(dá)10納米的尺寸。
研究人員解釋道，這樣的系統(tǒng)對許多氧化劑很敏感。量子點的輝光在腐蝕性介質(zhì)附近減弱。這有助于使用新技術(shù)來確定化療期間人體血液中癌癥藥物是否過量并調(diào)整劑量，顯著降低治療的副作用。