量子点标记及其在植物细胞生物学中的应用概述.pdf

第28卷第5期 电子显微学报 V01．28．No．5 2009年10月 of 2009．10 Jou瑚lCMne辨El即tmn Micm∞opy Socie锣 文章编号：1000．628l(2009)05一0495一lO 量子点标记及其在植物细胞生物学中的应用 李晓娟1，王钦丽1，苏 月2，林金星¨ (1．中国科学院植物研究所，北京100093：2． 中国生物技术发展中心，北京100036) 摘要：量子点是一种直径在l～100啪，能接受激发光产生荧光的半导体纳米晶粒，由于其独特的物理、化学特 性，在生物学中的应用不断扩大。本文介绍了量子点的合成及功能方面的进展，同时也对其在细胞生物学中的应 用进展，特别是对其在植物细胞生物学中的应用进行了评述。此外，对量子点在单分子检测、高分辨率细胞成像及 活体动态长时追踪方面的应用前景进行了展望。 关键词：量子点；植物；细胞生物学 文献标识码：A 中图分类号：Q942；Q336 自20世纪70年代末开始，量子点(quantumdot， 有机荧光标记物相比，量子点具有如下独特的光学 QD)就引起了物理学家、化学家、电子工程学家的广 特性：(1)量子点的体积严格控制着它的光吸收和发 size 泛关注。近年来，随着纳米科学技术的飞速发展，以 射特征，即存在量子尺寸效应(Quamume虢ct)， 及量子点独特的物理和化学特性，使它们在基因组 因而通过改变量子点粒径大小可获得从蓝色到红色 学、分子生物学、蛋白质组学、细胞生物学、生物化 波长范围内任意点的光谱哺1；(2)激发光谱范围宽， 学、药物筛选、疾病检测和诊断等研究领域中的应用 采用单个激发波长可同时激发不同发射波长的量子 不断扩大。 点，为观察多色标记的样品提供便利；(3)发射光谱 量子点在生物成像中的应用主要涉及活体动物 窄，半峰宽在30nm左右，因而几种不同发射波长的 标记、离体细胞成像、生物分析阵列、固定细胞成像 量子点用于不同靶点的同时监测时，可避免光谱干 和生物传感器等五大领域…。譬如，通过激光共聚 扰；(4)荧光量子产率高，量子点为多电子体系，因此 焦显微镜研究不同发射波长量子点标记的细胞骨架 荧光效率高于单个分子，显著提高了检测灵敏度，可 的精细结构幢o；同时由于量子点的高电子密度特性 在较低强度的激发光条件下应用，以降低激发光对 还可使光镜和电镜联用，来研究细胞的细微结构b1。 研究对象的损伤；(5)光稳定性好，量子点一般会持 此外，利用量子点荧光探针可实现细胞内单分子运 续发光几百纳秒，在某些情况下其发光时间可达染 动的实时观测HJ，甚至开展一些量化研究鼯】。由于 料分子的100倍，延长活体成像的检测时间]，适合 量子点标记具有一些显著的优点，显然如果仅用有 对标记对象进行长时间、实时动态观测；(6)具有空 机染料进行研究是很难实现的。 间兼容性，一个量子点可以偶联两种或两种以上的 生物分子或配体，从而使制备多功能的检测及成像 1量子点的基本组成结构及其光学特性 探