北京時(shí)間10月4日17時(shí)45分左右，2023年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)揭曉。3位美國(guó)科學(xué)家Moungi G. Bawendi（麻省理工學(xué)院），Louis E. Brus（哥倫比亞大學(xué)）和Alexei I. Ekimov（量子晶體科技公司）獲得殊榮，以表彰他們對(duì)于量子點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)與合成作出的貢獻(xiàn)。
中翰盛泰生物技術(shù)股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“中翰生物”）是一家聚焦醫(yī)療體外診斷產(chǎn)品的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，國(guó)家級(jí)專(zhuān)精特新重點(diǎn)“小巨人”企業(yè)（第一批第一年），浙江省隱形冠軍企業(yè)。在量子點(diǎn)生物應(yīng)用研究領(lǐng)域，中翰生物已有多年研究開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，建有完備的量子點(diǎn)和量子點(diǎn)微球研發(fā)生產(chǎn)體系，年產(chǎn)百克級(jí)量子點(diǎn)及量子點(diǎn)微球。
中翰生物量子點(diǎn)相關(guān)研究依托公司核心技術(shù)平臺(tái)獲得2項(xiàng)浙江省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（“尖兵”“領(lǐng)雁”項(xiàng)目）支持，并應(yīng)用于細(xì)胞因子多指標(biāo)檢測(cè)試劑盒（液相芯片技術(shù)平臺(tái)）、量子點(diǎn)微球新冠抗原檢測(cè)試劑盒（快速診斷技術(shù)平臺(tái)）等產(chǎn)品?；诹孔狱c(diǎn)微球的快速檢測(cè)試劑產(chǎn)品，具備可同時(shí)定量和定性檢測(cè)、靈敏度更高、線性范圍更寬、無(wú)需冷鏈運(yùn)輸、應(yīng)用場(chǎng)景廣泛（從居家自檢手持機(jī)到醫(yī)院檢驗(yàn)科自動(dòng)化儀器均可適配）等優(yōu)勢(shì)，以新冠抗原檢測(cè)試劑盒為例，相較于膠體金產(chǎn)品，量子點(diǎn)微球產(chǎn)品在同等條件下檢測(cè)靈敏度可以提高4~5個(gè)Ct值，弱陽(yáng)性檢出率大大提高。
中翰生物致力于開(kāi)發(fā)基于量子點(diǎn)的生物應(yīng)用，可為業(yè)內(nèi)同行提供高性能的量子點(diǎn)和量子點(diǎn)微球，并根據(jù)客戶(hù)對(duì)量子點(diǎn)的不同需求，可定制化發(fā)射波長(zhǎng)、表面修飾配體、極性、溶劑等；以及可定制化發(fā)射波長(zhǎng)、微球粒徑、表面功能基團(tuán)等的量子點(diǎn)微球；同時(shí)，中翰生物也可提供定制量子點(diǎn)微球-抗體標(biāo)記物、合作開(kāi)發(fā)量子點(diǎn)微球-抗體標(biāo)記方案、代開(kāi)發(fā)量子點(diǎn)微球-抗體標(biāo)記技術(shù)等服務(wù)，為量子點(diǎn)及其衍生品的生物應(yīng)用提供全方位的技術(shù)與產(chǎn)品支持。
對(duì)獲此殊榮的量子點(diǎn)，我們來(lái)科普一下：
1 什么是量子點(diǎn)？
量子點(diǎn)（Quantum dot，QD）是一種納米材料，又稱(chēng)半導(dǎo)體納米晶，呈近似球形，三維尺寸在2-20nm范圍內(nèi)。主要是由Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族元素組成的均一或核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒。
圖1 量子點(diǎn)示意圖
2 量子點(diǎn)的產(chǎn)品特點(diǎn)
可激發(fā)量子點(diǎn)的波長(zhǎng)范圍寬，因此可以使用同一種激發(fā)光同時(shí)激發(fā)多種量子點(diǎn),發(fā)射出不同波長(zhǎng)的熒光。傳統(tǒng)的熒光染料分子激發(fā)光波長(zhǎng)范圍較窄，一般情況下，同時(shí)使用多種熒光染料需要相應(yīng)的多種波長(zhǎng)的激發(fā)光。
量子點(diǎn)發(fā)射峰窄而對(duì)稱(chēng)，重疊小，同時(shí)使用多種顏色的量子點(diǎn)時(shí)不易互相干擾。
量子點(diǎn)的發(fā)射波長(zhǎng)可通過(guò)控制其大小和組成來(lái)調(diào)節(jié)，可以任意合成所需波長(zhǎng)的量子點(diǎn)，這一系列的量子點(diǎn)具有相近的表面性能，大大降低了傳統(tǒng)染料因不同官能基團(tuán)導(dǎo)致工藝難以復(fù)制和擴(kuò)充的難題。
量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度及穩(wěn)定性是普通熒光染料的100倍左右，可以對(duì)所標(biāo)記的物體進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間高質(zhì)量的觀察或檢測(cè)。
經(jīng)過(guò)各種化學(xué)修飾之后的量子點(diǎn)，生物相容性好，可以進(jìn)行特異性連接，對(duì)生物體危害小，可進(jìn)行生物活體標(biāo)記和檢測(cè)。
3 量子點(diǎn)的應(yīng)用領(lǐng)域
量子點(diǎn)的卓越性能使其在各個(gè)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的開(kāi)發(fā)中擁有堅(jiān)實(shí)的應(yīng)用基礎(chǔ)，迄今為止，量子點(diǎn)已經(jīng)被應(yīng)用于以下幾個(gè)領(lǐng)域：顯示照明、激光器、光學(xué)傳感器、太陽(yáng)能收集、光催化、生物醫(yī)學(xué)等。
圖2 量子點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域匯總
4 量子點(diǎn)在納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用
量子點(diǎn)在納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用方向包括生物芯片、熒光探針、藥物靶向、活體和組織成像、光動(dòng)力治療、疾病研究等。
5 什么是量子點(diǎn)熒光微球？
量子點(diǎn)熒光微球（Quantum Dot Microsphere, QDMS）是由單純的量子點(diǎn)納米材料通過(guò)復(fù)雜的組裝工藝制備來(lái)的，通常微球的粒徑范圍在100~400nm之間，擁有比單純量子點(diǎn)、時(shí)間分辨熒光微球等更高的發(fā)光強(qiáng)度和更好的光穩(wěn)定性，是理想的熒光材料，可用于側(cè)向?qū)游?、病理檢測(cè)、微流控等不同技術(shù)領(lǐng)域。
量子點(diǎn)熒光微球優(yōu)勢(shì)特性—高發(fā)光強(qiáng)度
相較于單個(gè)量子點(diǎn)，微球包埋數(shù)個(gè)至數(shù)百個(gè)量子點(diǎn)于內(nèi)部形成量子點(diǎn)熒光微球，顯著提高了發(fā)光強(qiáng)度，信號(hào)得到放大。
量子點(diǎn)熒光微球優(yōu)勢(shì)特性—高光穩(wěn)定性
圖3 強(qiáng)光照條件下量子點(diǎn)與量子點(diǎn)微球穩(wěn)定性
經(jīng)過(guò)特定封裝工藝制備的量子點(diǎn)熒光微球，在紫外光照20h熒光強(qiáng)度保持96%，穩(wěn)定性顯著提升，可穩(wěn)定存儲(chǔ)≥3年。
中翰生物潛心量子點(diǎn)研究
中翰生物量子點(diǎn)研究團(tuán)隊(duì)成立于2019年6月，以量子點(diǎn)新材料及量子點(diǎn)微球?yàn)榧夹g(shù)核心，致力于量子點(diǎn)產(chǎn)品在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用。
目前，團(tuán)隊(duì)擁有近400平米研發(fā)、生產(chǎn)場(chǎng)地及完備的分析檢測(cè)設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)百克級(jí)量子點(diǎn)及量子點(diǎn)微球。申請(qǐng)專(zhuān)利技術(shù)數(shù)項(xiàng)；取得新冠抗原快速檢測(cè)試劑盒CE證書(shū)1項(xiàng)；聯(lián)合/支持發(fā)表學(xué)術(shù)論文7篇；承擔(dān)多項(xiàng)政府科技項(xiàng)目：2022年度浙江省“尖兵”“領(lǐng)雁”研發(fā)攻關(guān)計(jì)劃2項(xiàng)（含新冠快速檢測(cè)技術(shù)及產(chǎn)品研發(fā)應(yīng)急攻關(guān)項(xiàng)目1項(xiàng)），第二十三屆中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)高校展區(qū)優(yōu)秀展品獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)，2020年度浙江省全創(chuàng)產(chǎn)學(xué)研項(xiàng)目，2021年度杭州市科技成果交易轉(zhuǎn)化項(xiàng)目，2019、2020年度余杭區(qū)產(chǎn)學(xué)研合作項(xiàng)目；團(tuán)隊(duì)成員獲第三屆中國(guó)創(chuàng)新挑戰(zhàn)賽（浙江）三等獎(jiǎng)、復(fù)旦大學(xué)高層次人才創(chuàng)業(yè)大賽三等獎(jiǎng)等榮譽(yù)。產(chǎn)品和應(yīng)用受到上海交通大學(xué)、廈門(mén)大學(xué)、澳門(mén)科技大學(xué)等多所頂尖大學(xué)、科研機(jī)構(gòu)和浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第一醫(yī)院傳染病重癥診治全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室等多所合作機(jī)構(gòu)的認(rèn)可和好評(píng)，參與共建浙江大學(xué)-澳門(mén)科技大學(xué)聯(lián)合研究中心，建立校企戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，共謀量子點(diǎn)醫(yī)療檢測(cè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
圖4 與上海交通大學(xué)共同開(kāi)發(fā)的新型編碼液相芯片多指標(biāo)檢測(cè)技術(shù)模型展示與中國(guó)國(guó)際工業(yè)博覽會(huì)獲獎(jiǎng)證書(shū)
量子點(diǎn)系列
圖5 開(kāi)發(fā)的量子點(diǎn)產(chǎn)品
量子點(diǎn)具有發(fā)射光譜半峰寬小、發(fā)光效率高、鎘含量低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用范圍廣泛。目前，中翰生物可供選擇的波長(zhǎng)分別為：525±10nm、545±10nm、580±10nm、605±10nm、645±10nm。
量子點(diǎn)微球系列
圖6 量子點(diǎn)微球在自然光/紫外光下的照片
目前中翰生物可供選擇發(fā)射峰525/545/580/605/645nm，粒徑150~400nm（指定尺寸），羧基、氨基、羥基或巰基基團(tuán)的量子點(diǎn)微球，可用于替代傳統(tǒng)的熒光微球抗體標(biāo)記方案。
量子點(diǎn)微球抗體標(biāo)記
圖7 量子點(diǎn)微球抗體標(biāo)記物和實(shí)驗(yàn)室自制免疫層析試劑結(jié)果
量子點(diǎn)微球新冠抗原檢測(cè)試劑盒
圖8 量子點(diǎn)新冠抗原檢測(cè)試劑CE證書(shū)、中檢院檢驗(yàn)報(bào)告
量子點(diǎn)編碼液相芯片多指標(biāo)檢測(cè)
圖10 中翰生物液相芯片系統(tǒng)
中翰生物通過(guò)全球首創(chuàng)的“主-客體球結(jié)構(gòu)”編碼微球底層技術(shù)技術(shù)，利用量子點(diǎn)作為熒光編碼元素設(shè)計(jì)的液相芯片系統(tǒng)打破20多年國(guó)際壟斷的編碼微球“卡脖子”技術(shù)，目前首批產(chǎn)品包括細(xì)胞因子系列試劑盒及檢測(cè)設(shè)備已取得醫(yī)療器械注冊(cè)證。
繼往開(kāi)來(lái)，大有可為——寫(xiě)在最后
Quantum dots are thus bringing the greatest benefit to humankind, and we have just begun to explore their potential.（量子點(diǎn)正在為人類(lèi)帶來(lái)最大的利益，而我們才剛剛開(kāi)始探索其潛力。）
——瑞典皇家科學(xué)院
量子點(diǎn)具有許多令人著迷且不同尋常的特性，我們堅(jiān)信，行則將至，未來(lái)量子點(diǎn)在生物醫(yī)藥領(lǐng)域必將展現(xiàn)出其艷麗的色彩。繼往開(kāi)來(lái)，我們將發(fā)揮自身技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在多年技術(shù)積累的基礎(chǔ)之上，開(kāi)發(fā)更具商業(yè)價(jià)值的量子點(diǎn)生物應(yīng)用產(chǎn)品，與上下游合作伙伴攜手推動(dòng)行業(yè)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步！
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