量子点技术在医学检验中的应用探讨

【摘 要】量子点技术为医学检验提供新型的检测标志物。文章简述了量子点技术的发展历史，并着重分析了量子点技术在医学检验领域的应用，主要是在医学技术检验领域与医学检验诊断领域的应用。

【关键词】量子点技术；医学检验；应用

【文章编号】1004-7484（2014）07-4598-02

1 量子点技术的发展历史

量子点是一种特殊的纳米微粒，也称纳米量子点、半导体量子点或半导体纳米微晶体，是由Ⅱ～Ⅵ族元素或Ⅲ～Ⅴ族元素组成的小于100nm的半导体纳米微晶体组成。这些纳米微晶体直径小于其玻尔直径（<10nm），可以表现出独特的光学性质，从而对光电转换、传感、显示、生物成像等方面具有重要的影响。

从1970年起，人们就开始对量子点进行研究。量子点标记有许多优点：量子点被激发后可得到波长范围宽且光谱可调的荧光；量子点具有较大的斯托克位移和狭窄的荧光谱峰，使标记生物分子荧光谱的区分、识别变得更容易；量子点的荧光强度及稳定性是普通荧光染料的100倍左右，同时，作为标记用的量子点荧光强度与持续时间和其所在的分散体系有关；经各种化学修饰后的量子点生物相容性好，对生物危害较小。虽然量子点的研究在1970年就开始了，但是在生物学领域有突破性的进展较晚。1998年，Bruchez和Chan两个研究小组分别发表了将半导体量子点用作生物标记并适用于活体细胞体系研究成果。自此，半导体量子点用于生物医学标记受到广泛关注。此后经过科学家们的努力，量子点在生命科学、分析科学、检验检疫等传统及新兴领域逐渐发挥出越来越大的作用。本文主要研究量子点技术在医学检验领域中的作用。

2 量子点技术在医学检验中的应用分析

医学检验包括以追求结果准确度和灵敏度为目的的检验技术学和以寻找更多、更灵敏、更特异指标为目的的检验诊断学。量子点标记技术在检验技术学和检验诊断学两个领域均发挥重要作用，是医学检验生物标记领域的一次革命，为检验诊断向细胞和分子水平发展提供有力手段。

2.1量子点技术在医学检验技术领域的应用

量子点在检验技术学领域的最大突破就是量子点作为示踪标志物标记在生物分子上，用于检测待测抗原、抗体、DNA或RNA片段。量子点标记在特异性抗体或DNA片段上，可制备量子点探针，用于待测蛋白质和核酸的定性和定量检测，理论上，普通荧光物质能应用的技术领域，量子点也可以应用，量子点技术促进检验技术学和方法学的更新和进步。

2.2量子点技术在医学检验诊断领域中的应用

2.2.1微生物诊断领域

很多微生物在体外很难培养或生长缓慢，快速特异而灵敏地诊断机体内病原微生物是临床微生物检验学的研究热点和难点。利用量子点标记技术能在20min内定量检测大肠杆菌的数量。将不同颜色量子点标记在不同抗体上，通过抗原-抗体特异性免疫结合反应，可同时检测多种致病菌。用量子点作荧光标志物，结合免疫磁珠分离技术，对大肠杆菌进行测定，其免疫磁珠表面量子点荧光强度与大肠杆菌含量成正比，最低检测限比FITC标记低100倍。

病毒不是一种完整细胞形态的微生物，病毒寄生在活细胞体内，体积很小，普通显微镜难以观察。量子点荧光具有高灵敏度和长寿命，将量子点标记在病毒抗体上，可将量子点吸附在病毒表面，观察其特征和分布。

2.2.2免疫学诊断领域

各种肿瘤标志物、激素、炎性因子和促炎因子等多肽分子都是抗原，这些抗原有的是人体自身产生的，检测这些抗原对疾病诊断和预警及判断疗效有重要意义。微生物菌体和病毒体本身也是抗原，这些抗原是人体内没有的，机体内检测出这类抗原，可诊断机体受到了某种微生物的感染。将针对人体血液中的炎性因子单克隆抗体点阵在玻片上，制备固态生物芯片，用量子点标记二抗作为探针，利用荧光显微镜对芯片进行量子点荧光成像，并通过软件分析系统，可实现对血液中白细胞介素IL-1、1L-8、1L-6，肿瘤坏死因子-α和人巨噬细胞炎性蛋白1β等6种炎性细胞免疫因子进行同时检测，检测灵敏度高且无交叉反应。

将量子点取代酶分子建立量子点连接的免疫吸附分析，首先将单克隆抗体固定在ELISA板微孔底部封闭，然后加入待测抗原孵育，洗涤后加入CdSe/ZnS量子点标记的二抗，洗涤后再孵育，以荧光光度计检测ELISA板微孔量子点荧光强度，其荧光强度与待测抗原成正比，如果有标准浓度对参照，可定量检测待测抗原。采用量子点连接的免疫吸附试验已经成功对血清前列腺特异性抗原（PSA）和丙肝病毒（HCV），核心抗原及弓形体抗体进行检测。量子点标记同样可以作为组织免疫组织化学诊断研究，用不同荧光颜色的量子点分别标记在针对不同抗原的抗体上，可实现同一个组织切片多个抗原的定位检测，这项技术已经成功应用于肿瘤病理诊断中。

2.2.3基因诊断领域

基于分子杂交原理，用量子点标记寡核苷酸片段，可作为基因探针，结合现代光电技术，可用于DNA诊断和分析。量子点具有荧光性质，也可用于构建荧光共振能量转移，检测目的基因系统。首先，将电子点连接在DNA分子上作为捕获探针，另外设计一个标记了CY5的报告探针，当标本中靶DNA和量子点标记的探针结合时，量子点和荧光受体间出现FRET，从而检测到两种荧光，而无靶基因的标本只出现量子点荧光，该方法检测灵敏度比常规FRET高100倍。将量子点与FRET技术整合并取代传统无机荧光染料，主要存在（1）具有量子点粒径比传统荧光染料大，量子点供体和受体距离大，FRET强度大；（2）量子点产生荧光时间长，造成背景干扰大。

3.结语

量子点作为一种新技术，使生物荧光探针标记的技术产生了重大突破。量子点己成功地用于组织、细胞、蛋白质、核酸的标记。事实表明，量子点在生物领域将发挥越来越大的作用。随着量子点技术的发展，该技术将会在医学疾病诊断、核酸和蛋白质学的研究、药物筛选等方面有较好的应用。量子点技术及其在检验医学中的应用前景良好但充满挑战，需要各领域研究者的共同合作和努力。

参考文献：

[1] 唐甜.张瑞莲.应用量子点技术检测BcL-2和P53在皮肤血管瘤中的表达[J].华中科技大学学报（医学版），2013，42（02）

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