Los puntos cuánticos para detectar enfermedades
Varios nanomateriales, incluyendo nanocables, puntos cuánticos, y óxido de hierro, están siendo investigados para crear nano-sensores diseñados para detectar la enfermedad. Se han hecho los puntos cuánticos funcionalizados para emitir fluorescencia cuando se encuentran con ciertos indicadores de enfermedades, por lo que un material prometedor para estos nanosensores de diagnóstico.
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Los puntos cuánticos son nanopartículas semiconductoras que brillan un color en particular cuando se expone a la luz. El color resultante depende del tamaño de la nanopartícula. Cuando los puntos cuánticos son iluminados por la luz UV, algunos de los electrones reciben suficiente energía para liberarse de los átomos.
Esto les permite moverse alrededor de la nanopartícula en una banda de conducción 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 externa alrededor de un átomo (llamado el banda de valencia), Que emiten luz. El color de la luz depende de la diferencia de energía entre la banda de conducción y la banda de valencia.
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La brecha entre la banda de valencia y la banda de conductancia, que está presente de todos los materiales semiconductores, hace que los puntos cuánticos para fluorescente. El más pequeño de 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 de 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.
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Puede mejorar la fluorescencia de los puntos cuánticos cubriéndolas con otro material semiconductor. Este recubrimiento evita que la superficie de los puntos cuánticos de ser oxidado, que degrada su capacidad para emitir fluorescencia.
Por ejemplo, los investigadores han encontrado que si se tratan a un punto cuántico hecha de seleniuro de cadmio (CdSe) con un revestimiento que contiene sulfuro de zinc (ZnS), el brillo de los puntos cuánticos aumenta. Sin embargo, ya que también desea que el punto cuántico para mezclar bien con agua (porque la sangre es principalmente agua), se añade un revestimiento de un polímero hidrófilo en la parte superior de la ZnS.
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Los anticuerpos que los investigadores utilizan para unir el punto cuántico a las células enfermas, tales como los de un tumor de cáncer, están unidos 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 enfermedades están presentes. Cada tamaño de punto cuántico está unido a diferentes anticuerpos.
Al colocar estos puntos cuánticos en una muestra de sangre que contiene una molécula que indica una enfermedad en particular, los puntos cuánticos con el anticuerpo correspondiente se fijan a la proteína o de virus y formar conglomerados. Al iluminar la solución con luz ultravioleta, los racimos se iluminan con el color de ese tamaño de punto cuántico, revelando qué virus u otro indicador de la enfermedad está contenida en la muestra.