基于ZnO量子点的生物荧光探针和纳米给药系统

摘要

半导体发光量子点在生物医学应用方面有着广阔的前景，ZnO量子点由于安全无毒、价廉物美而引起广泛的重视，但是提高ZnO光致发光性能和在生物体系中的稳定性始终是一个充满挑战的课题。我们课题组最近几年在这个领域取得了一系列先进的成果：我们首创用两步聚合的方法合成了水溶性的ZnO@polymer核壳量子点并用于肝癌细胞的荧光标记，这种表面自由基引发聚合交联形成的“疏水－亲水”外壳，既保证了纳米粒子良好的水溶性，又阻挡了水溶液中各种成分对ZnO荧光的猝灭[2]。后来，我们把这种量子点用于小动物活体实验，皮下注射ZnO后，注射点发光长达几个小时。尾静脉注射后，对老鼠的体重、体温、活动能力、尿液和血液的化验表明，ZnO量子点非常安全，静脉注射不会引起中毒。而皮下注射和喂食则更加安全。这项研究证明ZnO量子点作为生物荧光探针具有安全无毒的巨大优势[3]。我们第一次用超声化学方法合成了高效发光的掺杂Mg离子的ZnO量子点，证明ZnO的可见荧光不仅可以来自其表面缺陷，而且可以来自内部掺杂形成的缺陷，后者由于不易受到外界环境的影响而具有很高的稳定性[4]。最近，我们还把阿霉素负载到ZnO量子点的表面，实现对脑癌细胞的给药。实验证明，这种ZnO-阿霉素复合纳米粒子能够迅速穿透细胞膜，在溶酶体的弱酸性条件下分解，释放阿霉素进入细胞核，有效的杀死癌细胞。在共聚焦显微镜下ZnO荧光和阿霉素红色荧光的动态变化，生动地表现了药物释放的过程。