苏州纳米所硫化银近红外量子点细胞成像研究进展

　　自1998年Alivisatos和聂书明等首次提出将量子点(Quantum dots, QDs)作为荧光标签应用到生物医学研究中，量子点作为一种重要的生物标记与成像纳米光学探针，在分子检测、细胞标记和活体成像中发挥着越来越重要的作用。然而，由于可见荧光量子点对活体组织的穿透能力较差，而传统的近红外荧光量子点含有铅、镉或汞等高毒性重金属元素，量子点荧光技术在生物活体研究中的应用一直受到制约。开发一种无毒的、高量子产率并可用于生物活体成像的近红外量子点成为人们关注的焦点。

　　中科院苏州纳米技术与纳米仿生研究所王强斌课题组在“单源前驱体制备Ag2S近红外量子点”（J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 669 1470–1471）基础上，进一步优化制备得到了量子产率更高、生物相容性更好、尺寸均匀可控的Ag2S近红外量子点（见图1）。通过与美国斯坦福大学戴宏杰课题组合作，利用Ag2S量子点进行了细胞成像实验。研究结果表明，通过在亲水Ag2S表面修饰不同的特异性生物分子，可实现对不同细胞系进行特异性标记。譬如，Ag2S/Erbitux对MDA-MB-468细胞具有高靶向性，而Ag2S/RGD对U87 MG细胞具有高靶向性（见图2）。

　　研究人员进一步对Ag2S QDs进行了系统的细胞生物安全性评价，包括细胞增殖、细胞坏死和凋亡、活性氧和DNA损伤实验等。结果表明，Ag2S近红外量子点几乎没有细胞毒性（见图3）。这些实验结果表明，Ag2S近红外量子点具有无毒、高生物相容性、高量子产率等优点。

　　该工作已经发表在ACS Nano，并且已经申请一项中国发明ZL（申请号：201110142093.8）和一项国际发明ZL（申请号：PCT/CN2012/000167）。对Ag2S近红外量子点的生物活体成像和长期体内代谢、分布和毒理研究正在进行之中。

　　此项工作得到中科院“百人计划”、中科院先导专项、国家自然科学基金委和科技部等的大力支持。

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图1. 疏水性（A）和亲水性（B）Ag2S量子点TEM照片及其近红外发射光谱（C）（黑线和红线分别代表疏水和亲水Ag2S量子点荧光光谱，右上角为Ag2S量子点在658 nm激发下InGaAs相机拍摄的荧光照片）。

图2. 不同特异性生物分子修饰的Ag2S量子点对相应细胞系的特异性标记。

图3. Ag2S量子点细胞毒性研究结果。(i) 细胞增殖；(ii) 细胞凋亡与坏死；(iii) 活性氧；(iv)彗星实验。