今天下午公布的诺贝尔化学奖，给的正是我们流式量子点染料相关技术

niwanmao

北京时间10月4日17时45分许，在瑞典首都斯德哥尔摩，瑞典皇家科学院宣布，将2023年诺贝尔化学奖授予美国麻省理工学院教授蒙吉·G·巴文迪(Moungi G. Bawendi)、美国哥伦比亚大学教授路易斯·E·布鲁斯(Louis E. Brus)和美国纳米晶体科技公司科学家阿列克谢·伊基莫夫(Alexey I. Ekimov)，以表彰他们在量子点的发现和发展方面的贡献。

难得遇到诺贝尔化学奖跟我们流式相关，所以赶紧大家一起再来复习一下量子点染料的概念和特点。

什么是量子点？
量子点（Quantum Dots）在20世纪80年代初被发现。 然而，直到20世纪90年代末，才提出了它们在生物应用中的应用。
量子点是由人造原子簇制成的半导体纳米晶体。 它们的尺寸通常在2至20nm的范围内。 尺寸对于它们的物理性质至关重要，因为它设定了它们内的电子运动的边界。
量子点的基本结构由核心和壳体组成。 核心通常含有与硒或碲混合的镉，而壳由硫化锌制成。 核 - 壳界面的性质极大地影响了光信号的质量。根据具体应用，外壳外部可能会有另外的涂层。

量子点染料的工作原理是什么？
本质上，量子点也是荧光染料，因为它们会以不同的波长吸收和发射光子。 然而，与许多其它荧光染料不同，量子点不依赖于电子跃迁。
我们简单回顾一下传统的荧光素。 当被光源（例如激光）激发时，电子从静止状态跳到最大能级。 由于这是不可持续的，电子容易落入更稳定的能量水平，荧光素经历构象变化，能量作为热释放。 当电子达到它们的静止状态时，剩余的能量被释放为荧光（即在比激发源高的波长处的发光）。
而量子点发射光子的原理不同，它们在其核和壳内产生类似于荧光素的激发态，因此，它们的大小与其激发光子的能量成比例——就是说，量子点越大，发射的荧光的波长越长（如下图）。

                               
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所有量子点可以被紫色激光激发，以根据其大小发射不同波长的荧光。版权所有：Christiane Wirrig博士

量子点可以用在什么地方？
量子点有多种用途。 在实验室以外，您可以在光伏或电子显示器中找到它们，而在实验室中，它们可用于流式细胞术或荧光显微镜。
激发光波长越短，量子点的吸收能力就显著增加，因此，量子点染料最佳激发波长是紫色激光（405-407nm）。它们的窄而对称的发射峰不会随着激发波长不同而变化。
与荧光素类似，量子点可以与生物分子如抗体、链霉亲和素或寡核苷酸偶联以检测细胞标记。 因此，在荧光素检测效果不佳的情况下，可选择量子点染料替代。

量子点的优点
1、同一激光可激发更多颜色
由于所有量子点可通过一个激光器激发，因此可以使用更简单且更便宜的流式机器进行多色分析。设计多达六种不同颜色的多重组合，可最大限度地提高405 nm（紫色）或488 nm（蓝色）激光的使用效率。
2、光稳定性
光子的寿命可以持续到微秒，而传统的荧光素信号通常只持续1-10纳秒。这种差异使得量子点可用于长期成像实验，避免信号被光淬灭。此外，您可以固定样品，以便日后继续分析。荧光稳定性也意味着量子点试剂可能具有更长的保质期。
3、通道间荧光渗漏小
量子点的窄发射光谱意味着颜色之间几乎没有重叠，减少了对电子补偿的需求。
4、亮度
由于非常有效的荧光生成，量子点通常比传统的荧光素更亮。这可以使您能够检测弱表达的抗原，同时降低对信号放大的需求。
5、兼容性
量子点与其他现有的有机染料相容。实际上，您可以将它们添加到现有的实验设置中，而无需从头开始重新设计所有内容。
6、可定制性
通过利用量子点大小和发射荧光之间可预测的关系，可以开发定制的多色测定。

量子点的缺点
与生命和科学中的许多其他事物一样，量子点也有缺点。在你购买量子点染料和设计含量子点染料的流式实验时，应该考虑以下几点：
1、大尺寸
量子点是相对较大的分子。因此，它们透膜能力可能较差。
2、毒性
有一些关于量子点对细胞的毒性的讨论，主要是由于其基本的金属成分。好消息是有镉和重金属的替代品。此外，降低其疏水性也可降低其毒性
3、光稳定性
在大多数情况下，光稳定性是一种好事，但如果有些实验需要染料在某一时间点失效、淬灭，量子点可能并非最好的选择。
4、质量
如果量子点表面质量差，发射与吸收能量的比例就不正确，可能会导致信号弱，或者量子点刚开始发光就没信号了。最好的情况是，这种情况只能通过高度敏感的检测系统进行抢救。

你在实际研究中用过量子点染料吗？如用过，欢迎在底部留言畅谈您的感受。
流式中文网译自：http://bitesizebio.com/33830/quantum-dots-good-flow-cytometry/