
北京時間10月4日17時45分左右,2023年諾貝爾化學獎揭曉。3位美國科學家Moungi G. Bawendi(麻省理工學院),Louis E. Brus(哥倫比亞大學)和Alexei I. Ekimov(量子晶體科技公司)獲得殊榮,以表彰他們對于量子點的發現與合成作出的貢獻。
中翰盛泰生物技術股份有限公司(以下簡稱“中翰生物”)是一家聚焦醫療體外診斷產品的國家高新技術企業,國家級專精特新重點“小巨人”企業(第一批第一年),浙江省隱形冠軍企業。在量子點生物應用研究領域,中翰生物已有多年研究開發和生產應用經驗,建有完備的量子點和量子點微球研發生產體系,年產百克級量子點及量子點微球。
中翰生物量子點相關研究依托公司核心技術平臺獲得2項浙江省重點研發計劃(“尖兵”“領雁”項目)支持,并應用于細胞因子多指標檢測試劑盒(液相芯片技術平臺)、量子點微球新冠抗原檢測試劑盒(快速診斷技術平臺)等產品。基于量子點微球的快速檢測試劑產品,具備可同時定量和定性檢測、靈敏度更高、線性范圍更寬、無需冷鏈運輸、應用場景廣泛(從居家自檢手持機到醫院檢驗科自動化儀器均可適配)等優勢,以新冠抗原檢測試劑盒為例,相較于膠體金產品,量子點微球產品在同等條件下檢測靈敏度可以提高4~5個Ct值,弱陽性檢出率大大提高。
中翰生物致力于開發基于量子點的生物應用,可為業內同行提供高性能的量子點和量子點微球,并根據客戶對量子點的不同需求,可定制化發射波長、表面修飾配體、極性、溶劑等;以及可定制化發射波長、微球粒徑、表面功能基團等的量子點微球;同時,中翰生物也可提供定制量子點微球-抗體標記物、合作開發量子點微球-抗體標記方案、代開發量子點微球-抗體標記技術等服務,為量子點及其衍生品的生物應用提供全方位的技術與產品支持。
對獲此殊榮的量子點,我們來科普一下:
1 什么是量子點?
量子點(Quantum dot,QD)是一種納米材料,又稱半導體納米晶,呈近似球形,三維尺寸在2-20nm范圍內。主要是由Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族元素組成的均一或核殼結構納米顆粒。

圖1 量子點示意圖
2 量子點的產品特點
可激發量子點的波長范圍寬,因此可以使用同一種激發光同時激發多種量子點,發射出不同波長的熒光。傳統的熒光染料分子激發光波長范圍較窄,一般情況下,同時使用多種熒光染料需要相應的多種波長的激發光。
量子點發射峰窄而對稱,重疊小,同時使用多種顏色的量子點時不易互相干擾。
量子點的發射波長可通過控制其大小和組成來調節,可以任意合成所需波長的量子點,這一系列的量子點具有相近的表面性能,大大降低了傳統染料因不同官能基團導致工藝難以復制和擴充的難題。
量子點的熒光強度及穩定性是普通熒光染料的100倍左右,可以對所標記的物體進行長時間高質量的觀察或檢測。
經過各種化學修飾之后的量子點,生物相容性好,可以進行特異性連接,對生物體危害小,可進行生物活體標記和檢測。
3 量子點的應用領域
量子點的卓越性能使其在各個高新技術產業的開發中擁有堅實的應用基礎,迄今為止,量子點已經被應用于以下幾個領域:顯示照明、激光器、光學傳感器、太陽能收集、光催化、生物醫學等。

圖2 量子點應用領域匯總
4 量子點在納米醫學領域的應用
量子點在納米醫學領域的應用方向包括生物芯片、熒光探針、藥物靶向、活體和組織成像、光動力治療、疾病研究等。
5 什么是量子點熒光微球?
量子點熒光微球(Quantum Dot Microsphere, QDMS)是由單純的量子點納米材料通過復雜的組裝工藝制備來的,通常微球的粒徑范圍在100~400nm之間,擁有比單純量子點、時間分辨熒光微球等更高的發光強度和更好的光穩定性,是理想的熒光材料,可用于側向層析、病理檢測、微流控等不同技術領域。
量子點熒光微球優勢特性—高發光強度
相較于單個量子點,微球包埋數個至數百個量子點于內部形成量子點熒光微球,顯著提高了發光強度,信號得到放大。
量子點熒光微球優勢特性—高光穩定性

圖3 強光照條件下量子點與量子點微球穩定性
經過特定封裝工藝制備的量子點熒光微球,在紫外光照20h熒光強度保持96%,穩定性顯著提升,可穩定存儲≥3年。
中翰生物潛心量子點研究
中翰生物量子點研究團隊成立于2019年6月,以量子點新材料及量子點微球為技術核心,致力于量子點產品在生物醫藥領域的應用。
目前,團隊擁有近400平米研發、生產場地及完備的分析檢測設備,可實現年產百克級量子點及量子點微球。申請專利技術數項;取得新冠抗原快速檢測試劑盒CE證書1項;聯合/支持發表學術論文7篇;承擔多項政府科技項目:2022年度浙江省“尖兵”“領雁”研發攻關計劃2項(含新冠快速檢測技術及產品研發應急攻關項目1項),第二十三屆中國國際工業博覽會高校展區優秀展品獎特等獎,2020年度浙江省全創產學研項目,2021年度杭州市科技成果交易轉化項目,2019、2020年度余杭區產學研合作項目;團隊成員獲第三屆中國創新挑戰賽(浙江)三等獎、復旦大學高層次人才創業大賽三等獎等榮譽。產品和應用受到上海交通大學、廈門大學、澳門科技大學等多所頂尖大學、科研機構和浙江大學醫學院附屬第一醫院傳染病重癥診治全國重點實驗室等多所合作機構的認可和好評,參與共建浙江大學-澳門科技大學聯合研究中心,建立校企戰略合作伙伴關系,共謀量子點醫療檢測產業發展。


圖4 與上海交通大學共同開發的新型編碼液相芯片多指標檢測技術模型展示與中國國際工業博覽會獲獎證書
量子點系列

圖5 開發的量子點產品
量子點具有發射光譜半峰寬小、發光效率高、鎘含量低、性能穩定等優點,應用范圍廣泛。目前,中翰生物可供選擇的波長分別為:525±10nm、545±10nm、580±10nm、605±10nm、645±10nm。
量子點微球系列

圖6 量子點微球在自然光/紫外光下的照片
目前中翰生物可供選擇發射峰525/545/580/605/645nm,粒徑150~400nm(指定尺寸),羧基、氨基、羥基或巰基基團的量子點微球,可用于替代傳統的熒光微球抗體標記方案。
量子點微球抗體標記






圖7 量子點微球抗體標記物和實驗室自制免疫層析試劑結果
量子點微球新冠抗原檢測試劑盒



圖8 量子點新冠抗原檢測試劑CE證書、中檢院檢驗報告



圖10 中翰生物液相芯片系統
中翰生物通過全球首創的“主-客體球結構”編碼微球底層技術技術,利用量子點作為熒光編碼元素設計的液相芯片系統打破20多年國際壟斷的編碼微球“卡脖子”技術,目前首批產品包括細胞因子系列試劑盒及檢測設備已取得醫療器械注冊證。
繼往開來,大有可為——寫在最后
Quantum dots are thus bringing the greatest benefit to humankind, and we have just begun to explore their potential.(量子點正在為人類帶來最大的利益,而我們才剛剛開始探索其潛力。)
——瑞典皇家科學院
量子點具有許多令人著迷且不同尋常的特性,我們堅信,行則將至,未來量子點在生物醫藥領域必將展現出其艷麗的色彩。繼往開來,我們將發揮自身技術優勢,在多年技術積累的基礎之上,開發更具商業價值的量子點生物應用產品,與上下游合作伙伴攜手推動行業的發展和技術的進步!
技術/商務合作可聯系:ybh@joinstar.cn