量子点是一种具有优良荧光性能的新型纳米材料，具有量子产率高，抗光淬灭能力强，易于修饰等优点，在生物成像，医疗等方面具有巨大的应用潜力。随着量子点在生物学中逐渐被应用，生物相容性问题已成为制约其临床应用的瓶颈，因而受到了广泛的关注。目前的研究结果显示，量子点的细胞毒性不仅与其本身的制备方法及表面性质、粒径大小等理化性质相关，而且受到测试细胞的类型、处理环境和给药方式等多种因素的影响。在现代分析化学中，生物酶活检测正扮演了越来越重要的角色，利用量子点构建新型酶活检测平台也就具有了很大的科研与应用意义。

量子点主要光学特性有：(1) 其激发光谱宽且连续分布，使用一种光源可同时激发多种不同的量子点产生荧光^[1-2] ；(2) 发射光谱窄、单色性好、空间位阻小，适于若干量子点同时标记或检测多个生物分子，而无颜色干扰重叠[3]；(3) 荧光强度高、光化学性质稳定、抗猝灭，这为实现长时间跟踪观察重要生命过程提供了有力的标记工具^[4-5] ；(4) 可以通过调整粒子尺寸得到不同颜色的荧光，而粒子的组成和表面性质无需改变，因此可以使用一套通用的制备方法实现多色标记^[5-6] 。

目前，量子点已经在体外标记中实现了广泛的应用，也在生物医学领域具有广泛的应用前景。然而，量子点在体内的应用还需要一个漫长的过程。如何解决量子点，特别是发光效率最高的镉系量子点的生物相容性，成为制约这种纳米材料临床应用的瓶颈， 其研究受到广泛关注。但是，由于量子点、细胞系和分析方法种类繁多，从目前报道的研究中很难得出一致的结论。主要原因在于：(1) 量子点的合成方法和表面修饰在很大程度上会影响其理化性质，并影响其与细胞膜的相互作用和进入细胞的程度；(2) 不同种类的细胞对于量子点的敏感性不同，所以引发细胞毒性的阈值不同；(3) 目前，细胞毒性是通过检测细胞数目、生长曲线、凋亡程度、细胞形态或代谢活性等不同指标来进行的，这也为比较不同的研究结果造成了很大的困难，使量子点毒性研究变得复杂。根据研究者针对有机相合成的量子点毒性研究取得的一系列成果，本研究组针对水相合成的镉系量子点的细胞毒性问题进行了系统研究。通过比较表面性质不同的3种镉系量子点的细胞毒性发现，CdTe 量子点具有很强的细胞毒性，而使用核-壳结构包裹的量子点的细胞毒性则显著降低，特别是具有硫化锌外壳保护的 CdTe/CdS/ZnS ^[7-11] 双层外壳量子点几乎没有明显毒性，这提示镉系量子点的细胞毒性与其在胞内解离的镉离子浓度直接相关。然而，进一步的研究表明，CdTe量子点引发的细胞毒性远高于同等浓度的游离镉离子，因此仅从镉离子的重金属毒性效应来考虑 CdTe 量子点的细胞毒性是不够的。此外还发现，CdTe 量子点明显富集在细胞核周围。这种纳米粒子在细胞内的不均一分布模式产生了显著的纳米效应，使得细胞核周围产生远高于胞内其他地方的镉离子浓度；而CdTe量子点表面尚未游离的镉离子也可能通过与核的直接接触而产生显著的细胞毒性。

酶是一种特殊的蛋白质，能够在相对温和的条件下催化各类生化反应，是自然界所有生命活动的分子引擎，以酶为核心的工业生物技术产业是当今世界备受关注的产业之一^[12]。它是生物体活细胞产生的在细胞内外都具有生物催化活性的一类特殊蛋白质，又称生物催化剂。没有酶，代谢就会停止，生命也就停止。酶的活性越高催化的化学反应速率越快，对于实际生产来说越有利。但是在生物学上酶活的检测比较繁琐，且到目前为止国际上对酶活的定义仍然没有达成有效的一致，而且采用不同的方法去检测所得到的结果也会有所不同。

作为一个多功能的生物催化剂，由于酶具有极好的底物特异性，区域和立体选择性，广泛的应用于生物转化作用，它可以催化酯化作用，水解，氨解以及酯基转移作用，去生产很多有用的化学产品^[13-17]。酶活测定是进行酶的研究、应用、生产的基础，探寻一个精确、快速、简便的测定方法十分重要，通过测定相关酶的酶活可以对疾病提前进行诊断，从而做有针对性的治疗，在医学检测中发挥重大的作用。酶活检测方法众多：平板法^[18]、滴定法^[19]、比色法^[20]、对硝基苯酚法^[21]等。然而，影响酶活力测定的因素很多, 除反应时间、温度等因素外, 酶液的浸提时间、作空白对照样的酶液的灭活时间等也将影响到酶活力的测定。

本实验将量子点与酶活检测相结合，酶水解底物产生量子点的稳定剂巯基乙酸，量子点荧光强度增强，酶活和量子点的荧光强度之间存在一定的线性关系。量子点可作为新型荧光探针用于酶催化酯水解反应的动力学研究之中，这必将推动荧光传感器的研制与发展。

参考文献

[1] Han M, Gao X, Su J Z, et al. Quantum-dot-tagged microbeads for multiplexed optical coding of biomolecules [J]. Nat. Biotechnol., 2001, 19:631#8211;635.

[2] Gao X H, Nie S M. Quantum dot-encoded mesoporous beads with high brightness and uniformity: Rapid readout using flow cytometry [J]. Anal. Chem., 2004, 76(8): 2406#8211;2410.

[3] Chan W C W, Maxwell D J, Gao X H, et al. Luminescent quantum dots for multiplexed biological detection and imaging [J]. Curr. Opin. Biotechnol., 2002, 13(1): 40#8211;46.