Robust tilgang til fremstilling af polymerbelagte kvanteprikker

Kvanteprikker (QD'er) er små krystaller af halvledende materiale, der producerer fluorescens. Farven eller bølgelængden af ​​fluorescensen afhænger af størrelsen, form og sammensætning af QD'er. Større QD'er har en tendens til at udsende lys i den røde ende (længere bølgelængder) af det elektromagnetiske spektrum. Efterhånden som størrelsen af ​​QD'erne falder, det samme gør bølgelængden af ​​udsendt lys. Denne indstilling af emissionsbølgelængde er en af ​​grundene til, at QD'er er blevet populære til brug som fluorescerende markører i biologisk forskning. For eksempel, forskere kan vedhæfte QD'er til enkelte molekyler og celler og spore deres bevægelser over tid ved hjælp af fluorescensmikroskopi.

Dominik Jańczewski, Nikodem Tomczak og Ming-Yong Han ved A*STAR Institute of Materials Research and Engineering og kolleger har nu beskrevet en protokol til fremstilling af kvanteprikker belagt med en amfifil polymer - en polymer, der både indeholder vandtiltrækkende og -afvisende komponenter. "Vores mål er at udvikle en robust tilgang til forberedelse af QD til brug som fluorescerende tags til bioimaging, sansning og terapi, " siger Han. "Den metode, vi har udviklet, er anvendelig til alle nanopartikler, ikke kun QD'er."

De fleste biologiske applikationer kræver brug af QD'er, der dispergerer og forbliver stabile i en vandig opløsning. Konventionelle fremgangsmåder til syntetisering af QD'er giver typisk QD'erne en belægning af hydrofobe ligander, som frastødes af vand. Selvom det er muligt at udskifte liganderne efter syntese, en ligandskal, der kan udskiftes er, i sagens natur, ustabil og kan resultere i frigivelse af giftige materialer, såsom cadmium, i opløsning.

I stedet for at udveksle ligander, en alternativ metode til at få QD'erne til at sprede sig i vand er at belægge dem med en polymer, der har både hydrofile og hydrofobe dele. Dette fungerer efter det simple princip, at like tiltrækker like - eller med andre ord, hydrofobe dele af polymeren tiltrækker hydrofobe ligander, der stabiliserer QD'erne, og hydrofile dele af polymeren tiltrækker vandmolekyler i opløsning.

Den nye protokol beskriver proceduren i detaljer og har til formål at give fordelene ved forskerholdets erfaring med QD-syntese til andre, hvis interesser måske er fokuseret mere på applikationer frem for udvikling af syntetiske metoder. Syntesen af ​​polymercoatingen tillader inkorporering af en lang række funktionelle grupper. "I fremtiden håber vi at arbejde hen imod billedstyret terapi, " siger Han. "QD'er kunne fremstilles, som ikke kun producerer et billede af kræftceller, men også frigive stoffer ved et sådant mål."