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Quantenpunkte in der Biomedizin

Aufgrund ihrer photophysikalischen Eigenschaften treten wasserlösliche Quantenpunkte (QP) nun als wichtige Werkzeuge in Bio-Imaging- und Sensoranwendungen auf. Eine Gruppe europäischer Wissenschaftler versucht die Konjugation von Quantenpunkten mit biologischen Molekülen für Lieferung zu den Zellen.
Quantenpunkte in der Biomedizin
Quantenpunkte sind Halbleiter-Nanopartikel aus Cadmium / Selenid (Cd / Se) oder Cadmium-Tellurid (Cd / Te) mit einer Hülle aus Zinksulfid (ZnS). Ihre hervorragenden spektroskopischen Eigenschaften haben neue Anwendungsbereiche von Quantenpunkten in der Biomedizin eröffnet. Doch jede Verbesserung der Lösungseigenschaften von Quantenpunkten erfordert effiziente chemoselektive Verfahren zur Biokonjugation.

Auf dieser Grundlage will das EU-geförderte QDS-Projekt Methoden für die effiziente Funktionalisierung von QDs mit komplexen Biomolekülen, wie Proteinen und Nukleinsäuren entwickeln. Die Forscher werden einfache chemoselektive Reaktionen anwenden, um die kovalente Modifikation von Quantenpunkten bei neutralem pH-Wert und submillimolaren Konzentrationen der Peptidziele zu ermöglichen.

Durch die Verwendung von positiv geladenen Aminosäuren, polyprolinen und hydrophoben Enden wollen die Wissenschaftler eine effiziente Zellaufnahme und endosomale Fluchtwege erreichen - große Herausforderungen in der Nanopartikellieferung. Die Wissenschaftler nutzten Hydrazon-Ligationsreaktionen, die in Peptid-Peptid- und Peptid-Farbstoff-Konjugationen validiert sind, um eine kontrollierte kovalente Konjugation von Quantenpunkten mit Biomolekülen zu ermöglichen.

Die Nützlichkeit dieser neuen Methode der Funktionalisierung wurde durch Durchführung enzymatischer Photolumineszenzassays entweder mit Trypsin oder Chymotrypsin und ligierten Peptiden auf der QD nachgewiesen. Zusätzlich wird die Wittig-Reaktion als ein Mittel zur Konjugation von Peptid an QD untersucht. Als Nachweis des Prinzips haben QDS-Forscher eine Reihe von Konjugationen auf Myoglobin verschiedener Peptide oder Substrate durchgeführt.

Ein großes Projekterfolg war die Entdeckung, dass Quantenpunkte, die mit einem bestimmten Peptid konjugiert waren, die Kapazität besitzen, in die Zellen schnell einzudringen und 48 Stunden später wieder freigelassen zu werden. Diese Technologie könnte für die Entwicklung und Lieferung von Nanopartikeln eingesetzt werden, um bestimmte Ziele in veränderten Zellen zu inaktivieren.

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