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量子点获诺奖,IVD沸腾了!掀起纳米材料“新革命”。

量子点获诺奖,IVD沸腾了!掀起纳米材料“新革命”。 FT生物
2023-10-17
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导读:小小的纳米材料,如何撬动暗潮涌动的IVD市场?


小小的纳米材料,如何撬动暗潮涌动的IVD市场?
104日,瑞典皇家科学院宣布将2023年诺贝尔化学奖授予:Moungi G. Bawendi(美)、Louis E. Brus(美)、Alexei I. Ekimov(美),以表彰他们在纳米技术的贡献——发现和合成量子点。

材料的迭代,是生命科学技术进步的关键动力,而纳米材料又是其中不可或缺的关键一环。
长久以来,对于纳米材料的生物医药应用已经横跨了包括药物递送、疫苗开发、抗菌、诊断成像、可穿戴器件、器官移植以及高通量筛选等诸多领域。
而本次斩获诺奖的量子点,就是一种光学性能优异、发光颜色多样的新型材料。不仅在半导体等硬科技市场备受关注,在IVD领域也早已活跃着它的身影,甚至有望成为下一代荧光标记材料。
























理想的荧光材料 肿瘤诊疗的明日之星

最先发掘出量子点潜力的是体外诊断(IVD)。

早在1998年,应用荧光量子点进行生物学标记的想法就被AlivisatosNie研究小组在Science期刊上提出。

这种以半导体晶体为基础的纳米材料,每一个粒子都是单晶,荧光强度是普通罗丹明荧光素的60倍以上。

量子点指的是一些非常微小的纳米晶体颗粒 | Norah Lynch/slideplayer
而且不同于传统的染料分子染色,需要用不同波长的光来激发,量子点只需要使用不同大小的纳米晶体就能呈现出丰富的不同色彩,进而同时标记多种靶分子,在疾病的早期诊断和治疗监测均有应用。
并且量子点染色作为物理方法,通过光信号而非化学物质进行检测,不需要通过繁琐化学反应,检测步骤更快捷且准确。
目前量子点用于体外诊断相对比较成熟,国内外已有各类产品获批上市,包括检测试剂盒、微球、免疫荧光分析仪等。
在更前沿的癌症诊疗领域,量子点作为光热疗法(PTT)的重要荧光探针材料同样不容小觑!
不同于传统的手术切除、放射疗法和化学疗法等肿瘤治疗方法,以量子点为代表的纳米材料正在新兴的光热疗法领域大展身手。
这是一种通过特定波长的近红外光照射具有光热转化能力的光敏纳米材料,在肿瘤部位将光能转换成热能杀死肿瘤细胞或间接引起肿瘤细胞凋亡,从而达到抑制肿瘤生长的一种新兴治疗技术。
这种光热治疗所使用的近红外光具有极强的组织穿透力,对正常组织的损伤较小,具有微创、高效、非侵入性、准确性等优点。
而量子点正是凭借抗光漂白能力强、荧光发射波长可调等优点成为了光热治疗中纳米荧光探针的主流材料之一。
近年来更有基于近红外量子点和上转换纳米晶体技术的全新肿瘤治疗策略被提出。

Emancipating Target-Functionalized Carbon Dots from Autophagy Vesicles for a Novel Visualized Tumor Therapy.

该研究设计制备了表面修饰的C3N量子点(FN-CDs),通过FN-CDs与临床常用的氯喹(CQ)联用,切断肿瘤细胞的自我保护途径,实现了肿瘤的可视化高效智能治疗。


这种策略能发挥化学治疗与光热治疗协同作用,有望借助量子点来高效定位患者体内的肿瘤组织并且结合其他药物、材料对肿瘤进行监测+根除一体化治疗。
























赛道大有可为 中国企业谁能“抢跑”?

诺奖消息一出,站在舞台焦点的是几家中国IVD企业。

一家是“小而精”的金准生物,其大粒径量子点微球制备和应用技术处于全球领先地位,并他们在2015年研发出了全球首个推出并取得国家食品药品监督管理局颁发注册证的量子点诊断试剂。

一家是“功底深厚”的诺唯赞,作为国内少数具备自主自控上游技术的上市企业之一,手握数十款已取证的基于量子点荧光免疫方法的体外诊断检测试剂,

还有主打智能量子点iPOCT((智慧即时检测))检测设备的量点科技也已经拿下了数千万级的Pre-A轮融资。

除此之外,据国家药监局数据显示,我国取得相关产品医疗器械注册证的量子点的产品有300多款,商业应用水平跑在世界前沿。

不过量子点作为一项前沿技术,依然存在着诸多产业化困境。

首先是毒性问题,量子点标记能诱导氧自由基的产生,因此对生物活性物质具有一定毒性;其次量子点和某些蛋白质结合后可能导致量子点的荧光减弱或淬灭(如铜/-超氧化物歧化酶对CdSe量子点的荧光有明显的淬灭作用),最后还有更多生产环节亟待优化……





本文对量子点技术的浅显描述仅仅是冰山一角,作为物理、化学及材料科学等领域所孵化的瑰宝,人类对这种微小粒子的探索才刚刚开始。
相信随着学术研究的不断深入和临床应用的逐渐成熟,量子点技术还将为包括IVD在内的生物医药产业的快速发展迎来新的增长点,这绚丽的七色光辉下必将潜藏着无穷惊喜。

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参考资料:

光热纳米材料在肿瘤治疗中的研究进展
诺唯赞VS金准,中国量子点强中更有强中手!
新型荧光标记物量子点的标记方法、优点和不足介绍
检阅 | 观察:量子点决胜中国体外诊断行业的江湖风云
量子点研发获得2023年诺贝尔化学奖,金准生物继往开来

量子点获奖-闪耀人类科技40年的星辰!国内这家企业早已深耕30余年!

2023年诺贝尔化学奖揭晓!诺唯赞持续投入打造多色量子点荧光快检平台!

A Self-assembled Nanoplatform Based on Ag2S Quantum Dots and Tellurium Nanorods for Combined Chemo-Photothermal Therapy Guided by H2O2 -Activated Near-Infrared-II Fluorescence Imaging

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