生物传感器在太阳能电池板、显示器和电视中的商业应用

虽然肉眼不可见，但在红外光下会发光━━━━我记得自己有一本褪了色的黄色小本子，大约有一个钱包那么大，过去我母亲会在医生办公室拿出来，记录我的疫苗接种情况。今天，护士用电子健康记录记载我孩子的疫苗接种情况，这些记录可能会跟随他们到成年。为了根除小儿麻痹症或麻疹等疾病，医护工作者需要知道谁在何时接种了疫苗。然而，在一些发展中国家，疫苗接种记录并不完全，在某些情况下，甚至没有。现在，麻省理工学院的一个生物工程师团队开发出一种在皮下保存隐形疫苗接种记录的方法。通过一个微针片将生物相容性量子点嵌入皮肤，可在近红外光下发出荧光，从而形成一个发光痕迹，至少在接种疫苗5年后还可以检测到。这项工作发表在《科学转化医学》杂志上，并得到了比尔和梅琳达•盖茨基金会的资助。麻省理工学院科赫癌症综合研究所的研究科学家安娜•雅克列内克（Ana Jaklenec）说：“一开始，我们考虑使用肉眼看不见的染料，同时又要具有持久性强和检测成本低的优势。”后来她和麻省理工学院的罗伯特•兰格（Robert Langer）一起想出了一个方案：量子点。量子点是一种微小的半导电纳米粒子，直径从2纳米到10纳米不等，具有独特的化学和物理性质。值得注意的是，它们吸收一种波长的光，并高效地将其转换为另一种波长的光。人们正在研究量子点作为生物传感器和探针的医学用途，以及在太阳能电池板、显示器和电视中的商业应用。

为了创造一种安全持久、可注入皮下的染料，科学家们放弃了具有毒性的传统铅或镉量子点，转而研制了一种具有铜芯及铝和硫化锌外壳的纳米粒子，这些粒子在皮肤中安全稳定，且抗日晒，不容易褪色，雅克列内克说。将这些量子点装入微针片（一个带微小的针头阵列的方形贴片），纳米粒子会由针头按设定的图形植入皮肤中，然后溶解。科学家们将这种贴片应用在实验大鼠的皮肤上，用一个带有滤光片的改装智能手机检测近红外光。应用9个月后（实验结束时），量子点信号仍然很强，可在实验大鼠体内的检测到，且对实验大鼠无副作用。研究小组还将这些贴片应用于不同肤色的猪和人类尸体皮肤。即使经过仿效5年日晒的模拟以后，这些量子点发出的光仍然是稳定可测的。最后，研究人员将量子点和脊髓灰质炎疫苗一起给实验大鼠接种，发现这种染料并不会干扰疫苗，实验大鼠仍然产生了保护性免疫反应。

雅克列内克表示，该小组目前正在研究一种方法，将接种日期等数据编码到量子点阵列中。该小组还计划开展一项研究，预计将于2020年开始，对孟加拉国、肯尼亚和马拉维的人口进行调查，了解这种方法如何以及在什么地方最有用，还有家长们是否愿意参与。

但是，在量子点得到实际应用之前，还必须对啮齿类动物和人进行毒理学研究实验，证明该技术的长期安全性。“如果资金到位，这可能在未来一到两年进行。”雅克列内克说。虽然雅克列内克和她的团队正在开发的量子点技术是用于医疗用途，但她承认，可能还有其他商业市场：当人们听说这项技术时，他们经常会询问能否做一个隐形文身。
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