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“福建物构所”新型近红外二区发光量子点生物标记研究取得进展

“福建物构所”新型近红外二区发光量子点生物标记研究取得进展
2020-08-31 08:20:29 来源:福建物质结构研究所

近红外二区发光(950-1700 nm)在生物体内散射低、组织穿透深且成像分辨率高,在分析化学和生物医学等领域具有应用前景。近红外二区无机量子点由于发射波长可调、吸收截面大和量子产率高等特性受到广泛关注。目前主要研究的近红外二区量子点为II-VI族和IV-VI族半导体材料,如CdSe、CdTe和PbSe,但其中含有的重金属元素(如Cd2+和Pb2+等)极大限制了其后续的生物医学应用。开发具有良好生物相容性且高效发光的近红外二区量子点,是目前生物标记领域的研究热点和难点。

近期,中国科学院功能纳米结构设计与组装/福建省纳米材料重点实验室陈学元团队开发出CuInSe2(CISe)基新型高效近红外二区发光量子点生物探针,并首次将其应用于循环肿瘤细胞(CTC)检测和肿瘤靶向实时成像。该研究通过精准设计材料中的Se/In组分比,将CISe的发射峰位置由常规的920 nm调控至近红外二区1224 nm,所合成量子点的激发谱可覆盖紫外到近红外(350-820 nm)的宽带范围,在实际应用中可适用于多种波长激发光源。包覆ZnS壳层后,CISe的稳定性得以显著提升,且在808 nm激发下其近红外二区发光绝对量子产率高达21.8%,为目前已报道无毒近红外二区量子点的最高值。

通过连接抗表皮细胞粘附分子(EpCAM)抗体,该研究利用CISe@ZnS探针实现对CTC(如人类乳腺癌MCF-7细胞)的特异性识别,对血液样本中CTC的检测限可低至12个细胞/96孔(200 μL);将CISe@ZnS基近红外二区发光探针应用于活体小鼠体内的肿瘤靶向实时成像,主要的器官和血管清晰可见,血管分辨率低至0.36 mm,信噪比高达5.8。此外,该探针在尾静脉注射4小时后即可通过肾通道和肝通道排出体外,展现出良好的生物相容性和易于代谢的优势。该研究为开发高效无毒近红外二区发光生物探针提供了新思路。相关成果发表在《今日纳米》上,论文第一作者为福建物构所、福州大学联培硕士研究生廉纬,通讯作者为副研究员涂大涛、研究员陈学元。研究得到中科院战略性先导科技专项、国家重点研发专项等项目支持。

责任编辑:kj005

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