——納米生物效應與安全性聯合實驗室研究工作取得重大進展
日前，高能所-國家納米科學中心“納米生物效應與安全性聯合實驗室”關于量子點生物安全性研究的最新成果，發表在毒理學領域影響因子最高的學術刊物Toxicology and Applied Pharmacology, 230(2), 364-371, 2008，并被選為該期封面文章。
據該實驗室負責人趙宇亮研究員介紹，與傳統有機發光材料相比，量子點發光效率高、頻率寬，波長可通過顆粒尺寸大小調節，量子效應明顯，被廣泛應用在醫學領域，但量子點的生物安全性一直是其醫學應用的瓶頸，而這一研究成果為尋找消除量子點生物毒性的方案提供了依據。
研究人員采用水溶性量子點CdSeS(外包裹硅)，利用動物實驗重點研究了水溶性量子點的生物動力學行為，建立了基于等離子體質譜的 Cd含量分析方法，檢測小鼠的血液、器官和不同時間的排泄物中的CdSeS濃度，并通過器官組織病理分析和一系列體外實驗確定了CdSeS量子點的一系列重要生物學行為。實驗結果顯示，在生物體內CdSeS量子點的半衰期為19.8±3.2 h，清除速率為57.3±9.2 ml/h/kg，靶器官主要是肝和腎。
研究人員發現，量子點的代謝方式與其在體內的聚集形態直接相關，更為復雜的是，聚集形態又與它們和蛋白相互作用的方式有關。進入生物體內的量子點，小部分繼續保持原狀進入腎臟，被腎小球毛細管過濾，5日內以小分子結構通過尿液排出體外；大多數量子點會吸附蛋白與蛋白質結合，聚集成大顆粒進入肝臟代謝，經糞便排出體外。但還有約8.6%的量子點由于聚集形態不同，長時間仍留在肝臟組織中，難以被機體清除，成為導致量子點毒性的主要因素。因此，調控量子點與體內蛋白相互作用產生的復雜聚集形態，減少長時間仍留在肝臟組織的聚集態的形成，是解決其生物毒性，保證安全應用的有效途徑。
圖A-D, 水溶性CdSeS量子點與血清中蛋白的不同結合和聚集形態的原子力顯微鏡成像圖。量子點與蛋白結合的聚集形態，影響量子點在體內的代謝和毒性。
該工作由實驗室邢更妹、陳真和中科院“西部之光”學者陳滸等人，與中科院化學所“分子納米結構與納米技術院重點實驗室”合作完成，充分顯示了納米生物效應研究是一個跨學科交叉性很強的新領域。
近年來，高能所-國家納米科學中心“納米生物效應與安全性聯合實驗室”在納米生物效應與安全性的研究方面，取得的重要進展，產生了較大的國際影響力。如，2007年在美國出版了該領域的第一本專著Nanotoxicology(ISBN: 1-58883-088-8, USA)，2008年應邀為Nature系列的雜志撰寫納米毒理學方面的評述文章(Nature Nanotechnology, 3, 191-192, 2008)。
根據Science Direct 公布的世界毒理學領域的論文排行榜，從2005年第4季度至今，每季度都有該實驗室發表的納米毒理學論文進入世界Top 25 hottest papers。同一個實驗室的研究工作連續保持在世界Top 25這么長時間，在國際上產生了較大影響。
*05年4季度，1篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第20名
*06年1季度，2篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第8, 14名
*06年2季度，1篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第3名
*06年3季度，1篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第3名
*06年4季度，2 篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第5, 12名
*07年1季度，2 篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第3, 23名
*07年2季度，2 篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第5, 12名
*07年3季度，2 篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第8, 18名
*07年4季度，3 篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第10, 15, 22名
*08年1季度，3 篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第12, 13, 14名
日前，高能所-國家納米科學中心“納米生物效應與安全性聯合實驗室”關于量子點生物安全性研究的最新成果，發表在毒理學領域影響因子最高的學術刊物Toxicology and Applied Pharmacology, 230(2), 364-371, 2008，并被選為該期封面文章。
據該實驗室負責人趙宇亮研究員介紹，與傳統有機發光材料相比，量子點發光效率高、頻率寬，波長可通過顆粒尺寸大小調節，量子效應明顯，被廣泛應用在醫學領域，但量子點的生物安全性一直是其醫學應用的瓶頸，而這一研究成果為尋找消除量子點生物毒性的方案提供了依據。
研究人員采用水溶性量子點CdSeS(外包裹硅)，利用動物實驗重點研究了水溶性量子點的生物動力學行為，建立了基于等離子體質譜的 Cd含量分析方法，檢測小鼠的血液、器官和不同時間的排泄物中的CdSeS濃度，并通過器官組織病理分析和一系列體外實驗確定了CdSeS量子點的一系列重要生物學行為。實驗結果顯示，在生物體內CdSeS量子點的半衰期為19.8±3.2 h，清除速率為57.3±9.2 ml/h/kg，靶器官主要是肝和腎。
研究人員發現，量子點的代謝方式與其在體內的聚集形態直接相關，更為復雜的是，聚集形態又與它們和蛋白相互作用的方式有關。進入生物體內的量子點，小部分繼續保持原狀進入腎臟，被腎小球毛細管過濾，5日內以小分子結構通過尿液排出體外；大多數量子點會吸附蛋白與蛋白質結合，聚集成大顆粒進入肝臟代謝，經糞便排出體外。但還有約8.6%的量子點由于聚集形態不同，長時間仍留在肝臟組織中，難以被機體清除，成為導致量子點毒性的主要因素。因此，調控量子點與體內蛋白相互作用產生的復雜聚集形態，減少長時間仍留在肝臟組織的聚集態的形成，是解決其生物毒性，保證安全應用的有效途徑。
圖A-D, 水溶性CdSeS量子點與血清中蛋白的不同結合和聚集形態的原子力顯微鏡成像圖。量子點與蛋白結合的聚集形態，影響量子點在體內的代謝和毒性。
該工作由實驗室邢更妹、陳真和中科院“西部之光”學者陳滸等人，與中科院化學所“分子納米結構與納米技術院重點實驗室”合作完成，充分顯示了納米生物效應研究是一個跨學科交叉性很強的新領域。
近年來，高能所-國家納米科學中心“納米生物效應與安全性聯合實驗室”在納米生物效應與安全性的研究方面，取得的重要進展，產生了較大的國際影響力。如，2007年在美國出版了該領域的第一本專著Nanotoxicology(ISBN: 1-58883-088-8, USA)，2008年應邀為Nature系列的雜志撰寫納米毒理學方面的評述文章(Nature Nanotechnology, 3, 191-192, 2008)。
根據Science Direct 公布的世界毒理學領域的論文排行榜，從2005年第4季度至今，每季度都有該實驗室發表的納米毒理學論文進入世界Top 25 hottest papers。同一個實驗室的研究工作連續保持在世界Top 25這么長時間，在國際上產生了較大影響。
*05年4季度，1篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第20名
*06年1季度，2篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第8, 14名
*06年2季度，1篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第3名
*06年3季度，1篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第3名
*06年4季度，2 篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第5, 12名
*07年1季度，2 篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第3, 23名
*07年2季度，2 篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第5, 12名
*07年3季度，2 篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第8, 18名
*07年4季度，3 篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第10, 15, 22名
*08年1季度，3 篇進入世界Top 25 hottest papers, 排名第12, 13, 14名
