Los puntos cuánticos para detectar enfermedades

Varios nanomateriales, incluyendo nanocables, puntos cuánticos, y óxido de hierro, se están investigando para crear nano-sensores diseñados para detectar la enfermedad. Puntos cuánticos funcionalizados se han hecho para emitir fluorescencia cuando se encuentran con ciertos indicadores de enfermedades, por lo que un material prometedor para estos nanosensores de diagnóstico.

Los puntos cuánticos son nanopartículas semiconductoras que brillan un color particular cuando se les expone a la luz. El color resultante depende del tamaño de la nanopartícula. Cuando los puntos cuánticos son iluminadas por la luz UV, algunos de los electrones reciben suficiente energía para liberarse de los átomos.

Esto permite que se muevan alrededor de la nanopartícula en un banda de la conductancia en el cual los electrones son libres de moverse a través de un material y conducir la electricidad. Cuando estos electrones caen de nuevo en la órbita exterior alrededor de un átomo (llamado banda de valencia), Que emiten luz. El color de la luz depende de la diferencia de energía entre la banda de la conductancia y la banda de valencia.

La brecha entre la banda de valencia y la banda de la conductancia, que está presente para todos los materiales semiconductores, hace que los puntos cuánticos de fluorescencia. Cuanto menor sea la nanopartícula, mayor es la diferencia de energía entre la banda de valencia y la banda de conductancia, lo que resulta en un color azul profundo. Para una nanopartícula más grande, la diferencia de energía es menor, lo que resulta en un brillo rojizo.

Muchas sustancias semiconductores se pueden utilizar como puntos cuánticos, tales como silicio, seleniuro de cadmio, sulfuro de cadmio, o arseniuro de indio. Las nanopartículas de estos o cualquier otra sustancia semiconductor tienen las propiedades de un punto cuántico.

Usted puede mejorar la fluorescencia de puntos cuánticos mediante el recubrimiento con otro material semiconductor. Este recubrimiento evita que la superficie de los puntos cuánticos se oxide, que degrada su capacidad para emitir fluorescencia.

Por ejemplo, los investigadores han descubierto que si se tratan a un punto cuántico hechos de seleniuro de cadmio (CdSe) con un recubrimiento que contiene sulfuro de cinc (ZnS), el brillo de los puntos cuánticos se incrementa. Sin embargo, porque también quiere que el punto cuántico se mezcle bien con agua (porque la sangre es principalmente agua), se añade una capa de un polímero hidrófilo en la parte superior del ZnS.

Los anticuerpos que los investigadores utilizan para unir el punto cuántico a las células enfermas, tales como los de un tumor de cáncer, están asociadas a esta capa de polímero.

El hecho de que los puntos cuánticos se iluminan diferentes colores dependiendo de su tamaño es conveniente para el diagnóstico de una muestra de sangre para determinar si los indicadores de la enfermedad están presentes. Cada tamaño de punto cuántico se une a diferentes anticuerpos.

Al colocar estos puntos cuánticos en una muestra de sangre que contienen una molécula que indica una enfermedad en particular, los puntos cuánticos con el anticuerpo correspondiente se unen a la proteína o racimos de virus y de forma. Al iluminar la solución con luz ultravioleta, los racimos se iluminan con el color de ese tamaño punto cuántico, que revela que virus u otro indicador de la enfermedad está contenida en la muestra.