作者:Thamarasee Jeewandara，Phys
（同organic）有机 一锅法合成水溶性硫化亚铁量子点的理化性质
(一)谷胱甘肽包覆的硫化亚铁量子点的一锅合成程序示意图，(二)明场透射电镜图像(插图:尺寸分布直方图)，(三)高分辨率透射电镜图像，(四)高分辨率透射电镜图像的快速傅里叶变换，(五)GIXRD模式，(六)傅里叶变换红外光谱，和(七)硫化亚铁量子点的ζ电位
a
u
，任意单位
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aay0044 具有高生物相容性、量子产率和多光子吸收性能的光致发光探针在生物医学成像中非常受关注，有望实现改进的穿透深度和空间分辨率
据报道，硒化铁量子点符合这些标准，这是基于J
Kwon和一组研究人员在韩国和中国的化学、生物材料科学和机电一体化工程的跨学科部门工作
量子点是纳米级发光半导体晶体，具有与其结构和组成相关的独特化学和物理性质
本研究中的合成量子点可以在800和1800纳米波长下表现出双光子和三光子激发特性，对于第二窗口成像具有高量子产率(40%)
该材料也是生物相容的，并由Kwon等人验证
当他们将聚乙二醇结合的量子点与人表皮生长因子受体2 (HER2)抗体连接用于体外和体内双光子成像时
科学家们使用激发波长为800纳米的非线性飞秒激光，成功地对距离皮肤表面500米深处的表面进行了成像
该发现为在疾病诊断中使用生物相容的FeSe量子点进行多光子组织成像开辟了一条新的途径
过渡金属硫属化合物在纳米科学的一系列研究领域具有吸引力，其应用包括磁性半导体、超导体、光伏、电催化剂、传感器和量子点
层状铁基材料是有前途的超导体候选材料，具有低毒性和低成本，以及出乎意料的高超导转变温度
当铁的硫属化物材料的尺寸减小到零时，它们可以变成荧光纳米半导体
它们在生物成像和太阳能转换方面具有独特的光电特性
与传统的有机染料相比，半导体纳米晶体的荧光生物医学成像是一种很有前途的检测技术，因为在吸收和发射光谱过程中钠纳米晶体具有高的光稳定性和可调谐性
量子点还可以表现出多光子激发的光致发光，其中发光体可以通过虚态同时吸收两个以上的光子来发射可见光
抗HER2-聚乙二醇量子点(20μg·ml-1)处理后HER 2过表达的MCF7细胞(阳性对照)的体外双光子显微图像
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aay0044 这种现象可以允许更大的穿透深度，以减少组织自发荧光和散射，从而有利于癌症手术期间的原位生物医学荧光成像
因此，科学家将多光子显微术(MPM)视为一种非侵入性的体内深层组织成像工具
在本研究中，权等人
受前期工作的启发，我们利用铁和硒元素合成了具有双光子和三光子发光特性的生物相容性量子点
一般来说，这两种物质(铁和硒前体)天然存在于人体内，以纳米颗粒的形式表现出低毒性
研究小组用人源化单克隆HER2(人表皮生长因子受体2)抗体——共轭硒化铁量子点(抗HER2量子点)测试了体外肿瘤细胞靶向特异性
在体外实验中，他们使用了HER2过表达的MCF-7(密歇根癌症基金会)乳腺癌细胞系异种移植模型(来自不同供体物种的移植物)
然后，他们在人类乳腺肿瘤的活体异种移植模型中进行体内MPM(多光子显微镜)成像
为了开发水溶性硫化亚铁量子点，科学家们采用了一锅合成策略
他们形成了大约3个量子点
4 0
并使用明场透射电子显微镜观察它们
利用高分辨率的透射电子显微镜和量子点的电子衍射图，他们观察到了四方相的FeSe平面
科学家们利用掠入射x光衍射光谱仪(GIXRD)和x光电子能谱仪进行结构分析，一丝不苟地证明了量子点的形貌
ζ电位测试表明，硫化亚铁量子点溶解在去离子水中，在0
01 M以及0
1 M磷酸盐缓冲盐水
当权等人
五天后，用数码相机和荧光显微镜对它们进行监测，量子点的荧光没有聚集或不同
FeSe量子点的带隙约为2
从紫外到可见(紫外-可见)光谱为44 eV
铁电量子点的光学特性
(A)380nm激发波长下FeSe量子点的PL寿命(τ)；插图:白光和紫外灯(λex = 365 nm)下FeSe色散的数字图像
1PL在λem为440 nm和λex为(B) 365 nm时的归一化荧光激发(PLE)光谱(黑线)和荧光光谱(红线)，2PL为(C) 800 nm，3PL为(D) 1080 nm
2PL(黑色方块)和3PL(红色方块)的光致发光强度的功率依赖性
功率相关函数的斜率为1
98和3
2PL和第三方物流分别为08
单光子、双光子和三光子发光的贾布隆斯基图
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aay0044 Kwon等人
在25度的温度下探索了铁硅量子点的光致发光特性
23纳秒(ns)
他们注意到一个双光子(2PL)和三光子(3PL)激发的荧光，接着是用来自2PL和3PL的FeSe量子点染色的MCF27细胞的代表性荧光显微图像
这种多光子激发特性对于具有较长波长的生物成像来说是显著的，所述较长波长可以穿透最大组织深度，同时在脑组织成像期间在“黄金窗口”内观察到减少的光电流度
研究小组首先测试了QD对细胞生存能力的影响，然后将量子点应用于生物成像实验
他们使用不同的细胞系，在不同的培养持续时间下用不同浓度的硫化亚铁量子点进行培养，并在7天前观察到极好的生存力，细胞生存力> 75%
使用细胞培养物的荧光显微图像
记录了FeSe量子点优越的生物相容性，量子点不干扰细胞生长
为了进一步减少组装过程中的非特异性结合，科学家们在与HER2抗体结合以开发抗HER 2-聚乙二醇量子点之前，用聚乙二醇包裹了FeSe量子点
靶向乳腺肿瘤的FeSe量子点的体内外双光子显微成像
流式细胞术评估(A) AGS、(B) MG-63和(C) NCI-H460细胞在不同浓度(0、25、50和70μg·ml-1)下暴露3、5和7天的存活率
制备抗HER2聚乙二醇量子点的偶联程序
(5)MCF7和HER2过表达的MCF 7细胞(MCF7/HER2)的体外双光子显微成像，用聚乙二醇包被的FeSe量子点或抗HER 2-共轭聚乙二醇-量子点(抗HER 2-聚乙二醇-量子点，2μg·ml-1)染色，其中细胞核用碘化丙锭染色，细胞膜和细胞核在800和500 nm的λex下成像
焦平面处的激光功率= 40毫瓦
在双光子激发下(λex = 800纳米，激光功率= 50毫瓦)，量子点和罗丹明6G (Rh6G)在去离子水中的光稳定性的比较，其中相对光致发光强度被监测30分钟
用于体内成像的肿瘤异种移植物的数字照片
(八)MPM体系
通道光电倍增管；光学参量振荡器OPO
(1)抗HER 2-QD注射前后的体内MPM图像和(2)不同聚焦深度(450至500微米)的体内MPM图像
比例尺，20微米
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aay0044 研究小组通过碘化丙锭染色测试了人乳腺癌细胞靶向过程中结合物的非特异性摄取和选择性
抗HER2-聚乙二醇-量子点特异性靶向HER 2受体，表明聚乙二醇化量子点作为体内显像剂的潜力
生理稳定的分子在血清和各种缓冲溶液中保持其光学性质七天
这种量子点在双光子激发下具有很高的光稳定性，并具有适合生物成像和长期追踪目标细胞的附加特性
这项研究为乳腺癌诊断提供了新的视角
乳腺癌是女性癌症死亡的第二大原因，复发率很高，在这种情况下，借助传感和成像技术的微创手术对于识别疾病至关重要
研究小组在MCF异种移植动物模型中，通过静脉注射抗HER 2-聚乙二醇-量子点，建立了体内MPM(多光子显微镜)成像方法
然后，他们通过向小鼠侧面注射MCF7细胞和MCF/HER2细胞建立了乳腺癌皮下异种移植小鼠模型
四周后，当肿瘤体积达到200立方毫米时，科学家们注射了100升抗HER 2-聚乙二醇量子点，并观察到FeSe量子点为品红色信号
然后，他们以固定的间隔在肿瘤区域的不同深度获得2PL信号
二次谐波产生(SHG)信号显示为蓝色，代表浅表区域的胶原蛋白，科学家将荧光信号与乳腺癌细胞附近的量子点区分开
在静脉注射抗HER2聚乙二醇量子点后30分钟，通过以5-微米步骤(λex = 800纳米，功率= 100毫瓦)将激发焦平面从450微米移动到525，获得癌症部位的体内双光子显微图像(Z扫描)
学分:科学进步，doi: 10
1126/sciadv
aay0044 就这样，J
Kwon和他的同事在QD浓度增加的情况下合成了具有很强细胞活力的生物相容的FeSe量子点
该团队在双光子和三光子荧光成像过程中使用量子点，并在深度达500米的多光子成像中使用非线性飞秒激光监测活体动物体内的肿瘤细胞
生物相容性的量子点和多光子成像技术的结合为活体生物成像开辟了一条新的途径
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
