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利用量子点示踪Bt在昆虫体内的运转模式


利用量子点示踪Bt在 利用量子点示踪 在 昆虫体内的运转模式
2011年10月 刘军安

主要内容
引言 量子点的发展简介 量子点的基本特性 量子点的成像应用 量子点的与Bt的作用 量子点的与 的作用 量子点-Bt动物活体成 量子点 动物活体成 像

引言
量子点(quantum dots, QDs)是一种

由II-VI族(如CdSe、 CdTe、CdS、ZnSe等)或III-V族(如InP、InAs等)元素组 成的,直径约为2 nm ~ 6 nm,能够接受激发光产生荧光的半 导体纳米颗粒。由于量子点具有优良的光谱特征和光化学稳 定性,许多科学工作者尝试着将其应用于生物学领域。目前, 量子点引人瞩目的应用领域之一是在生物体系中作为荧光探 针。

十种不同发射波长的核壳型CdSe/ZnS 量子点。从左至右, 最大发射波长依次为:443 nm,473 nm,481 nm,500 nm,518 nm,543 nm,565 nm,587 nm,610 nm,655 nm。 。

量子点的发展简介
从20世纪70年代末起,量子点就引起了科学家的广泛关注。 但在过去20多年的时间里,人们把注意力主要集中在光电研 究方面。近几年来,量子点在生物学中的应用得到了广泛的 关注,特别是利用量子点编码生物分子的研究中取得突破性 进展。量子点特殊的光学性质使得它在细胞成像、免疫荧光 检测、活体成像等方面的应用已显示出极大的发展活力。

量子点的基本特性
A 宽激发、 宽激发、窄发射

B

可控制备 C

高荧光强度和稳定性 D

良好的生物相容性

在细胞成像方面
量子点可作为荧光探针标记在各种蛋白质、DNA 等生物分 子上,为生物分子的结构、功能、相互作用机制以及生物分子 的识别和鉴定提供信息。如用不同颜色的量子点标记有关的 生物分子,通过对量子点的测定,即可实时观测活体细胞内部 特定受体及生物分子之间的相互作用,研究活体细胞内的信号 传递及其分子机制。

刘军安博士在2006用量子点成功标记Hela细胞
A B

图1 激光共聚焦照片(A)Hela 细胞

(B) 被量子点纳米颗粒标记的Hela 细胞

Jun’an Liu. Use of ester terminated polyamidoamine Dendrimers for stabilizing quantum dots in aqueous solutions. Small, 2006, 2(9): 999~1002

在活体成像方面
Akerman等在移植了人乳腺癌的裸鼠的尾静脉处将量子点注 入其体内,能特异性地标记裸鼠的肺血管和在其体内的乳腺癌 的肿瘤血管。

图2 量子点通过静脉注射转移到老鼠特定组织部位的示意图

Nie 课题组(Gao et al., 2004)制备了一种 多功能量子点纳米探针,注入患有前列腺 癌的小鼠尾部,发现探针在前列腺的癌细 胞上聚集。当用适当的光线照射这些小鼠 时,小鼠体内的量子点便开始发光,这种 方法可指示1000 个细胞构成的肿瘤的位置。 这是量子点第一次在活体动物中找到目标 细胞,并显示出它们的位置(如右图所 示)。这一成果使癌细胞转移及入侵的多 种生物标志物同时检测成为可能。
图4 多色量子点编码微球在小鼠中的活体实 时成像图

CdSe/ZnS QDs-Cry1Ab Protein探针制备 探针制备

优化条件后制备Cry1Ab偶联量子点 偶联量子点 优化条件后制备

1.0

COOH-QDs QDs-Cry1Ab Conjugate

PL Intensity(a.u.)

0.8

0.6

0.4

0.2

0.0 450

500

550

600

650

700

750

Wavelength(nm)

Fig. 1. The PL spectra of CdSe/ZnS-Cry1Ab conjugates.

喂食量子点-蛋白探针后观察 喂食量子点 蛋白探针后观察

Fig. 3. The fluorescence microscopy imaging of N. lugens injected with CdSe/ZnS-Cry1Ab conjugates after 8h. The left row represents the phase contrast image, the central row represents the fluorescence image.

Fig. 4. The fluorescence microscopy imaging of N. lugens’s bowel injected with CdSe/ZnSCry1Ab conjugates after 8h.

Fig. 5. The fluorescence microscopy imaging of the honeydew after 24h.

稻纵卷叶螟白光照片

稻纵卷叶螟荧光照片

靶标昆虫稻纵卷叶螟喂食量子点-Bt24小时候后,体内照片


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