Quantum Dots em Pesquisa Biológica



Os pontos quânticos

Pontos quânticos são semicondutores produzidos como cristais de tamanho nanométrico. Eles são compostos principalmente de cádmio e metais pesados ​​e selénio são apenas 4 a 12 nm de diâmetro. Têm a propriedade única de espectros de emissão-dependente tamanho que podem ser excitadas a um comprimento de onda único. Isto facilita a imagem multi-colorido para ilustrar os diferentes componentes numa única operação de digitalização, como quantum dots orientadas emitindo cada uma cor diferente pode ser introduzido. A fluorescência que emitem é extremamente brilhante, e pode ser visto a olho através de um microscópio fluorescente. Além disso, os pontos quânticos são estáveis ​​e continuam a fluorescência de forma intermitente permitindo que os processos para ser visto em escalas de tempo prolongados.
Estas propriedades ópticas únicas fez quantum dots uma ferramenta valiosa para uma ampla gama de aplicações interessantes e importantes.

Aplicações biológicas

As sondas para estudar sistemas biológicos precisa ser dispersíveis em solução aquosa sobre uma vasta gama de pH e forças iónicas, o que limita a utilização de corantes orgânicos. Os pontos quânticos desde a solução perfeita, sendo nano-sized e quimicamente inerte. Além disso, seu tamanho minúsculo significa que os pontos quânticos podem acessar o menor dos espaços e anexar a moléculas pequenas, sem interferir com a sua função. Por conseguinte, uma vez que os pontos quânticos foram utilizados pela primeira vez em pesquisa biológica em 1998, tem havido uma explosão na sua utilização e na gama de aplicações possíveis.
Os pontos quânticos pode ser dirigida para alvos específicos, ligando-as a anticorpos, péptidos, ou pequenas moléculas. A fluorescência pode então ser rastreados proporcionando uma valiosa ferramenta para investigação, diagnóstico e terapia da doença alvo.
Os pontos quânticos têm sido utilizados em estudos de rotulagem celular, biosensing (por exemplo, imunoensaios), in vivo estudos de imagem (para visualizar processos nativos em animais vivos) e inúmeras aplicações de diagnóstico (incluindo a gestão de cancro, investigação fluxo sanguíneo, detecção de vírus) (1) . Também tem sido proposto que os pontos quânticos poderia ser utilizado para entregar terapia direccionada para o tratamento de tumores.

Toxicidade

Infelizmente, a história ponto quântico não é uma boa notícia. Seu alto teor de metais pesados ​​torna extremamente tóxico para os seres vivos. Os metais pesados ​​causar anormalidades no desenvolvimento e problemas de saúde graves, que afetam principalmente o fígado e os rins. Eles atravessam a barreira sangue-cérebro, acumular-se no tecido adiposo, e pode permanecer no corpo durante até 10 anos.Longa exposição a metais pesados ​​também podem levar a efeitos carcinogénicos.Além disso, o processo de excitação (o que faz com que a fluorescência) resulta na libertação de espécies de radicais livres destrutivos e reactivos.
Esta citotoxicidade permanece uma barreira para a utilização de pontos de quantum in vivo , mas foram tomadas medidas para minimizar a toxicidade através da modificação das proteínas com pontos quânticos ou ADN ou a adição de um revestimento de protecção. Uma dessas técnicas é a maltodextrina nivelamento das quantum dots (2), o que foi avaliado para controlar a toxicidade relacionada com o cádmio e selênio vazamento e proposto como uma opção viável para estender in vivoaplicações.
Limpar e manchado de embrião de galinha - Crédito de imagem: ID da imagem: 103824863, Direitos de Autor: Pedro Bernardo via Shutterstock.com
Limpar e manchado de embrião de galinha - Crédito de imagem: ID da imagem: 103824863, Direitos de Autor: Pedro Bernardo via Shutterstock.com
A medida da toxicidade de maltodextrina modificado com pontos quânticos foi recentemente estudado em embriões de galinha para avaliar a eficácia dos revestimentos estão em contendo a toxicidade (3). Embriões de galinha estão prontamente disponíveis e fornecer um modelo fácil de usar para testes de toxicidade.A adição de maltodextrina modificado com pontos quânticos para embriões de galinha foi encontrado para causar dependente da dose. Baixas concentrações de a maltodextrina quantum dots aumentou a taxa de crescimento celular, mas não causou qualquer toxicidade aparente. No entanto, concentrações mais elevadas dos 'quantum dots'protected-maltodextrina, foram encontrados para ser citotóxico e embriotóxica. As toxicidades mais marcantes foram no coração, sistema nervoso central, tubo neural e somitos (áreas distintas do embrião, que mais tarde se desenvolvem em partes específicas do corpo).
Também foi relatado que a membrana cório-alantóica de embrião de galinha, que é altamente vascularizado, foi visualizado com sucesso usando pontos quânticos. Os pontos quânticos circulou inalterada nos vasos sanguíneos embrionárias por 4 dias.Isto pode proporcionar um modelo para o estudo do crescimento de vasos sanguíneos, o que é um aspecto importante no controlo de muitos tipos de cancro.
Apesar de, há um grande potencial de pontos quânticos em biologia, mais pesquisas para desenvolver um efeito de meios de gestão da toxicidade associada é necessária antes que eles podem ser usados ​​in vivo .

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