Quantum dots (QD's) zijn kleine kristallen van halfgeleidend materiaal die fluorescentie produceren. De kleur of de golflengte van de fluorescentie is afhankelijk van de grootte, vorm en samenstelling van QD's. Grotere QD's hebben de neiging om licht uit te zenden aan het rode uiteinde (langere golflengten) van het elektromagnetische spectrum. Naarmate de grootte van de QD's afneemt, dat geldt ook voor de golflengte van het uitgestraalde licht. Deze afstembaarheid van emissiegolflengte is een reden waarom QD's populair zijn geworden voor gebruik als fluorescerende markers in biologisch onderzoek. Bijvoorbeeld, wetenschappers kunnen QD's hechten aan afzonderlijke moleculen en cellen en hun bewegingen in de loop van de tijd volgen met behulp van fluorescentiemicroscopie.

Dominik Jańczewski, Nikodem Tomczak en Ming-Yong Han van het A*STAR Institute of Materials Research and Engineering en collega's hebben nu een protocol beschreven voor de bereiding van kwantumdots gecoat met een amfifiel polymeer - een polymeer dat zowel wateraantrekkende als -afstotende componenten. "Ons doel is om een ​​robuuste aanpak te ontwikkelen voor de voorbereiding van QD voor gebruik als fluorescerende tags voor bio-imaging, voelen en therapeutisch, ’, zegt Han. “De methode die we hebben ontwikkeld is toepasbaar op alle nanodeeltjes, niet alleen QD's.”

De meeste biologische toepassingen vereisen het gebruik van QD's die dispergeren en stabiel blijven in een waterige oplossing. Conventionele benaderingen voor het synthetiseren van QD's geven de QD's doorgaans een coating van hydrofobe liganden, die door water worden afgestoten. Hoewel het mogelijk is om de liganden na synthese uit te wisselen, een ligandschil die uitwisselbaar is, door zijn aard, onstabiel en kan leiden tot het vrijkomen van giftige stoffen, zoals cadmium, in oplossing.

In plaats van de liganden uit te wisselen, een alternatieve methode om de QD's in water te laten dispergeren, is ze te coaten met een polymeer dat zowel hydrofiele als hydrofobe delen heeft. Dit werkt volgens het simpele principe dat het gelijke het gelijke aantrekt - of met andere woorden, hydrofobe delen van het polymeer trekken hydrofobe liganden aan die de QD's stabiliseren, en hydrofiele delen van het polymeer trekken watermoleculen in oplossing aan.

Het nieuwe protocol beschrijft de procedure in detail en is bedoeld om de voordelen van de ervaring van het onderzoeksteam in QD-synthese te bieden aan anderen wiens interesses misschien meer gericht zijn op toepassingen dan op de ontwikkeling van synthetische methoden. De synthese van de polymeercoating maakt de opname van een grote verscheidenheid aan functionele groepen mogelijk. “In de toekomst hopen we toe te werken naar beeldgeleide therapie, ’, zegt Han. "Er zouden QD's kunnen worden gemaakt die niet alleen een afbeelding van kankercellen produceren, maar ook medicijnen vrijgeven op zo'n doelwit."