量子點(diǎn)做為無(wú)機(jī)合成的納米熒光探針，具有高熒光亮度和熒光穩(wěn)定性，適合長(zhǎng)時(shí)間觀察和活體示蹤。將量子點(diǎn)靶向遞送入細(xì)胞漿，有助于細(xì)胞內(nèi)蛋白瞬時(shí)相互作用研究，以及動(dòng)態(tài)細(xì)胞學(xué)反應(yīng)機(jī)制的長(zhǎng)時(shí)程觀察。目前量子點(diǎn)遞送入細(xì)胞的方法主要分為兩類(lèi)：①協(xié)助遞送策略：利用穿膜肽、多聚物載體、轉(zhuǎn)染試劑等實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)的遞送，但是需要考慮量子點(diǎn)被細(xì)胞內(nèi)吞后的釋放效率；②主動(dòng)遞送技術(shù)：包括電穿孔和顯微注射，會(huì)對(duì)細(xì)胞造成一定程度的機(jī)械損傷。加州大學(xué)Shimon Weiss課題組，將光熱納米片技術(shù)（Photothermal nanoblade technique）用于量子點(diǎn)偶聯(lián)物的細(xì)胞內(nèi)遞送，不需考慮內(nèi)吞后的釋放效率，同時(shí)避免了機(jī)械損傷。

研究者將激光脈沖作用于毛細(xì)管吸頭的表面等離子體振子，使其緊鄰的細(xì)胞膜部位形成納秒級(jí)爆炸性氣泡，這些氣泡在細(xì)胞膜上瞬時(shí)形成切口或孔洞；同時(shí)，向毛細(xì)管施壓，形成一股瞬時(shí)液流，量子點(diǎn)偶聯(lián)物隨之進(jìn)入胞漿（圖1a）。與傳統(tǒng)的顯微注射方法比較，光熱納米片與細(xì)胞膜的接觸更加溫和，避免了對(duì)細(xì)胞的機(jī)械損傷。上述研究者將該技術(shù)用于微管蛋白-量子點(diǎn)偶聯(lián)物的遞送，實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞內(nèi)微管骨架的實(shí)時(shí)觀察。如圖1所示，研究者對(duì)于偶聯(lián)策略進(jìn)行了改進(jìn)。如果采用一步法直接將量子點(diǎn)與微管蛋白進(jìn)行偶聯(lián)（圖1c），遞送入細(xì)胞后，量子點(diǎn)可能阻礙微管組裝。為了克服該問(wèn)題，研究者設(shè)計(jì)了多步驟的偶聯(lián)策略（圖1b）：①體外進(jìn)行微管單體的聚合；②向微管聚合物中加入活化的量子點(diǎn)；③終止反應(yīng)；④使微管聚合物解聚，純化量子點(diǎn)-微管蛋白偶聯(lián)物。研究者將獲得的偶聯(lián)物，以光熱納米片技術(shù)遞送入細(xì)胞，清晰顯示了微管骨架的絲狀結(jié)構(gòu)，并可長(zhǎng)時(shí)間觀察而沒(méi)有淬滅（圖2）。該方法充分利用了量子點(diǎn)在熒光成像中的優(yōu)勢(shì)，為細(xì)胞骨架的活細(xì)胞實(shí)時(shí)觀察提供了新的研究手段。

圖1 量子點(diǎn)與微管蛋白的偶聯(lián)以及偶聯(lián)物的遞送模式圖

(a) 利用光熱納米片技術(shù)將量子點(diǎn)-微管蛋白偶聯(lián)物遞送入細(xì)胞漿；(b) 多步法量子點(diǎn)-微管蛋白偶聯(lián)策略；(c) 一步法量子點(diǎn)-微管蛋白偶聯(lián)策略。

圖2 Hela細(xì)胞的微管骨架成像

(a) 以多步法策略獲得的量子點(diǎn)-微管蛋白偶聯(lián)物在Hela細(xì)胞成像；(b) 以微管蛋白抗體對(duì)(a)圖細(xì)胞進(jìn)行免疫細(xì)胞染色成像；(c) (a)及(b)的疊加；(d) 未偶聯(lián)的量子點(diǎn)在Hela細(xì)胞成像；(e) 以微管蛋白抗體對(duì)(d)圖細(xì)胞進(jìn)行免疫細(xì)胞染色成像；(f) (d)及(e)的疊加。

文獻(xiàn)來(lái)源：

Xu J, Teslaa T, Wu TH, Chiou PY, Teitell MA, Weiss S. Nanoblade delivery and incorporation of quantum dot conjugates into tubulin networks in live cells. Nano Lett. 2012;12(11):5669-72.