Helligkeitsausgeglichene Quantenpunkte verbessern die biologische Bildgebung | 2020

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Anonim

"In dieser Arbeit haben wir zwei wesentliche Fortschritte erzielt: Die Fähigkeit, die Helligkeit von Licht emittierenden Teilchen, die als Quantenpunkte bezeichnet werden, genau zu steuern und die Fähigkeit, die Helligkeit mehrerer Farben gleich zu machen", erklärte Andrew M. Smith, ein Assistenzprofessor von Bioengineering in Illinois. "Früher hatte die Lichtemission eine unbekannte Korrespondenz mit der Molekülnummer. Jetzt kann sie präzise abgestimmt und kalibriert werden, um bestimmte Moleküle genau zu zählen. Dies ist besonders nützlich, um komplexe Prozesse in Neuronen und Krebszellen zu verstehen, um die Krankheitsmechanismen zu entschlüsseln und um sie zu charakterisieren Zellen aus erkranktem Gewebe von Patienten. "

"Fluoreszenzfarbstoffe werden seit fast einem Jahrhundert zur Markierung von Molekülen in Zellen und Geweben verwendet und haben unser Verständnis der Zellstrukturen und der Proteinfunktion geprägt. Es war jedoch immer eine Herausforderung, quantitative Informationen zu extrahieren, da die Lichtmenge von einem einzelnen Farbstoff emittiert wird ist instabil und oft unvorhersehbar. Außerdem variiert die Helligkeit zwischen verschiedenen Farben drastisch, was die Verwendung mehrerer Farbstoffe zur gleichen Zeit erschwert. Diese Attribute verschleiern die Korrelation zwischen gemessener Lichtintensität und Molekülkonzentrationen ", erklärte Sung Jun Lim, ein Postdoktorand und erster Autor des Papiers "Brightness-Equalized Quantum Dots", veröffentlicht diese Woche in Naturkommunikation .

Den Forschern zufolge sind diese neuen Materialien besonders wichtig für die Bildgebung in komplexen Geweben und lebenden Organismen, bei denen ein großer Bedarf an quantitativen Bildgebungsinstrumenten besteht, und können eine konsistente und einstellbare Anzahl von Photonen pro markiertem Biomolekül liefern. Sie werden voraussichtlich auch für die präzise Farbanpassung in lichtemittierenden Geräten und Displays sowie für Photon-on-Demand-Verschlüsselungsanwendungen verwendet. Die gleichen Prinzipien sollten für eine Vielzahl von Halbleitermaterialien gelten.

"Die Fähigkeit, die Helligkeit und Farbe der QD-Fluoreszenz unabhängig voneinander einzustellen, war noch nie zuvor möglich, und diese BE-QDs bieten jetzt diese Fähigkeit", sagte Lim. "Wir haben neue materialtechnische Prinzipien entwickelt, von denen wir erwarten, dass sie eine Vielzahl neuer optischer Möglichkeiten bieten, eine quantitative Mehrfarben-Bildgebung in biologischem Gewebe ermöglichen und die Farbabstimmung in lichtemittierenden Geräten verbessern. Außerdem behalten BE-QDs ihre gleiche Helligkeit bei Konventionelle QDs mit nicht übereinstimmender Helligkeit werden im Laufe der Zeit immer unpassender. Diese Attribute sollten dazu führen, dass neue LEDs und Anzeigegeräte nicht nur genau aufeinander abgestimmte Farben aufweisen - bessere Farbgenauigkeit und Helligkeit -, sondern auch eine längere Lebensdauer und eine verbesserte Benutzerfreundlichkeit Herstellung." QDs werden bereits in Anzeigegeräten verwendet (z. B. Amazon Kindle und ein neues Samsung-Fernsehgerät).