(武汉东湖学院15级生命科学与化学学院,4302005)
摘要:随着科学技术的发展,对于量子点的研究也逐渐深入,目前量子点已成为国内研究者的主要研究对象。量子点涉及内容相对较多,包括化学、物理等学科内容,现如今已成为现代较为新型的交叉学科之一。虽然在生命科学中,量子点的应用还处于发展阶段,但研究结果已经为生物学研究提供较大应用价值,同时人们也开始加大对于量子点的关注度。本文针对量子点在生命科学中的应用进行分析。
关键词:量子点;生命科学;蛋白质组学
随着蛋白质及基因组学研究的不断深入,生物学数据也逐渐变得多样化,为加大对于蛋白质等生物的研究,也为对其细胞进行定位,必须针对研究技术进行创新,如此才能满足对生物大分子的“查询”、“阅读”及“标识”工作。量子点已经推出便受到各界研究人员的广泛关注,量子点不但能够针对生物大分子进行标识,还能满足生物大分子的高通量要求,进而帮助研究人员对生命科学进行更为深层的解析。
1.量子点的基本特性
III-V族元素以及II-VI族元素组成后的纳米颗粒即为量子点,同时量子点还被成为半导体纳米微晶体。量子点本身存在较强特性,并且其颗粒半径相对较小,因此量子能够限于空穴及电子,连续能带经转换后,成为分立能级结构,并且此结构局别较强分子特性,进而导致大分子与许多光学行为存在一定相似性。量子点的体积大小与其光的发射与吸收存在直接关系,若量子颗粒的实际体积相对较小,那么则表示其体系面积越大,同时其表面所分布的原子也会面积增大而逐渐增多,并且表面负电子及正电子也受到量子的束缚作用影响,呈逐渐增大趋势,但量子束缚越高则表示其吸收光能的作用越高。
2.量子的化学制备
一般情况下,在有机体系中,量子点多以胶体化学方法进行制备,即在配位形式的有机溶剂中,金属化合物以纳米晶粒的形式生长,此种方法具有一定制备优势,制备方法存在便捷性,同时可制备的量子点种类也较为丰富,能够通过无机或有机的方式对纳米颗粒表面进行修饰。
2.1量子化学制备概念
在有机体系中,量子点的生长温度可进行适当调节,因此有机体系能够满足电子量的生长及成核要求。如在TOPO中,学生可将量子点处于350°温度下,如此将有效促进电子量的成核速度,而后学生还可针对量子点的生长进行适当控制,具体操作方法即通过对量子点降温的方式,进而实现对两只点颗粒持续的有效分布。量子点具备较强特性,同时学生在对其稳定剂的选择上,可进行大范围筛选,而后根据量子点的不同种类,选择出适应期生长规律的稳定剂。目前,II-VI族即为有机体系中性能较高的纳米颗粒,本文以(CdSe)ZnS纳米颗粒进行举例,进行其制备方法的介绍。
2.2(CdSe)ZnS纳米颗粒制备过程
学生在实际制作期间,可在有机溶剂中进行有机化合物的注射,而后对有机溶液进行高温处理。在有机溶剂选择期间,学生应采用TOPO作为主要材料,而后利用(CH3)2Cd以及Cd作为前体,将TOPO迅速与有机溶剂相结合,如此将形成(CdSe)ZnS纳米颗粒,虽时间相对较短,但所形成的纳米颗粒数量相对较多。而后学生应及时将温度降低,使其达到240°左右,避免(CdSe)ZnS纳米颗粒在此期间出现成核现象,随后学生应将实际温度进行上升处理,将其调整至270°左右,并将此温度维持5~10分钟左右,为(CdSe)ZnS纳米颗粒创造一定生长时间,而后每隔五分钟从溶液区中将反应液取出,最后根据溶液所吸收的光照程度进行检测,观察晶体的生长趋势,在晶体生长体积已经满足学生实际标准后,即可将反应液进行冷却处理,而后将溶液中增加丁醇材料,表面TOPO在此期间出现凝固现象,最后将甲醇材料置于容器中,并保证甲醇容量能够与实验标准相符合,而后通过离心的方式获得(CdSe)ZnS纳米颗粒。
3.量子点在生命科学中的应用
量子点以其特点较为广泛的应用于光学以及电子的研究过程中,就目前形式分析,量子点研究已经开始朝向量子计算机的制造方向发展。自80年代起,各大研究者已经开始加大对量子点的研究,但碍于设备有限,因此无法对量子点的制备进行更为深层的研究。但随着科技的不断发展,我国对于量子点的制备技术也逐渐升高,针对量子点在我国生命科学中的研究可不断深入。
量子点大小及材料皆存在较大差异,因此其较易受到光影响,折射出不同颜色的光体,而其所发射的荧光强度即可应用至光学设备研究中。与此同时,我国在进行药物筛选期间,也可将量子点作为主要工具,一般情况下,药物为实现药效的升高需适当结合靶分子,同时需及时与其他靶位相背离,如此才能避免药物出现副作用。而在药物研究中,将量子点与药物进行结合,便可一次性将药物的作用检测成功。在实际检测期间,若药物呈现浅绿或蓝色现象,那么则表示需在药物中增加靶分子含量,而实验中若药物呈现红色以及橙色,则表示此药物为有效药物。在细胞生物学研究过程中,量子点的应用能够为研究者提供较为有利的研究帮助。与此同时,在进行医学成像的研究过程中,量子点也将起到较为关键的作用,因可见光存在一定弊端,仅能在毫米级的厚度背景下对人体组织进行检测,而红外光却能将厘米级的厚度组织穿透,因此将量子点表示在红外区发光处能够实现对细胞组织的深层检测,进而实现诊断目的。
结语:
随着我国科学技术的发展,对于量子点的研究也不断深入,同时人们对于量子点的认识也逐渐增强,量子点本身具备优质特性,不但能够为我国生命科学研究提供较大帮助,同时还能实现生物芯片的有效应用,进而促进我国科学技术逐渐朝向稳定持续发展。量子点研究涉及内容相对较多,因此学生在对其进行实验期间,应充分明确研究各步骤,并在每种生物分子上进行量子点微粒以及量子点的明确标记,以保证量子点实验的有效开展。
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