Люминесцирующие полупроводниковые нанокристаллы, также именуемые квантовыми точками, известны благодаря уникальным спектрально-люминесцентным свойствам, например зависимое от химического состава ядра и его размера люминесценция, покрывающее спектр от видимых до инфракрасных длин волн и эффективное поглощение света в широком спектральном диапазоне.
Квантовые точки достаточно яркие и стабильные, по сравнению с органическими люминесцентными красителями. Они привлекают внимание исследователей как перспективные диагностические и терапевтические инструменты.
В ходе синтеза квантовые точки могут быть получены из соединений элементов II–VI, III–V или IV–VI групп периодической системы химических элементов. Примером таких соединений являются CdSe, CdTe, CdS, ZnS, InP, InAs и другие. Для биологических исследований чаще всего используются квантовые точки типа ядро-оболочка. Структура квантовых точек позволяет модифицировать ее поверхность различными оболочками, содержащими функциональные группы, к которым можно присоединять лиганды, или антитела для последующего специфического связывания с белками-мишенями на поверхности исследуемых клеток и последующего поглощения.
Исторически сложилось, что большинство квантовых точек синтезируют на основе соединений, содержащих кадмий, который сам по себе является токсичным элементом. Поскольку квантовые точки планируется применять в медицине, в связи с возможным неспецифическим накапливанием квантовых точек в здоровых клетках некоторых органов, важно ввести в практику квантовые точки на основе соединений, не содержащих кадмий, например фосфид индия (InP).
Квантовые точки показывают себя превосходным инструментом для клеточной визуализации, выявления клеток-мишеней и отображения внутриклеточных процессов.
В то же время, квантовые точки рассматриваются в качестве элемента терапевтических препаратов. Например, как компонент в фотодинамической терапии онкологических заболеваний. Действие фотодинамической терапии основано на использовании соединений с фотоаллергическими свойствами (фотосенсибилизаторов), избирательно накапливающихся в злокачественных опухолях, и излучении видимого света, преимущественно в красной области спектра, где ткани более проницаемы для света. Цель состоит в том, чтобы оказать цитотоксическое воздействие на раковую опухоль.
В связи с уникальными оптическими свойствами и стабильностью квантовых точек, существует идея использования в фотодинамической терапии рака комплексов нанокристаллов и фотосенсибилизаторов.
Комплексы квантовых точек с фотосенсибилизаторами могут расширить диапазон возбуждения фотосенсибилизаторов и повышения эффективности их возбуждения за счет передачи энергии поглощенного света от квантовых точек к молекулам фотосенсибилизаторов (через механизм ферстеровского резонансного переноса энергии (FRET, Förster resonance energy transfer), а также решить проблемы селективности, тем самым значительно повышая применимость фотосенсибилизаторов.
Существуют и многие другие проекты по созданию многокомпонентных систем, включающих квантовые точки для визуализации и отслеживания нахождения комплексов, антитела и другие молекулы, обеспечивающие специфичность связывания и поглощения клетками, магнитные наночастицы для гипертермической терапии или иные экзотические составляющие. Подобные комплексы могут стать будущей платформой в создании универсального и компактного тераностического препарата, который в дальнейшем обеспечит проведение параллельно диагностики и терапии.
