荧光纳米探针在生命科学中的应用
盘点纳米荧光材料在生命科学领域的前沿进展
盘点纳米荧光材料在生命科学领域的前沿进展纳米荧光材料在生命科学领域的研究与应用已经得到了长足的发展，在细胞成像、药物传递、生物传感等方面取得了显著的进展。
本文将对纳米荧光材料在生命科学领域的前沿进展进行盘点，并探讨其在该领域中的潜在应用。
纳米荧光材料是一类具有纳米尺寸、良好的光学性能和高表面活性的材料。
它们能够发射或吸收可见光，并转化为荧光信号，因此在生物成像中具有独特的优势。
在细胞成像领域，纳米荧光材料可以用作荧光探针，通过与特定的细胞或细胞结构相结合，实现对细胞的高度选择性成像。
例如，可以使用发光量子点来标记细胞，通过与细胞膜融合，纳米荧光材料可实现对细胞膜的准确成像。
在药物传递领域，纳米荧光材料被广泛应用于药物载体的制备。
其高比表面积和可调节的粒径使其能够承载更多的药物，并提高药物的稳定性和溶解度。
此外，纳米荧光材料还可以通过调控其表面性质和结构，实现对药物在体内的控制释放。
各种纳米荧光材料的载体被用于制备药物纳米粒子、聚合物微球等，以提高药物的靶向性和生物利用度。
在生物传感领域，纳米荧光材料被用于设计和制备各种生物传感器。
这些传感器可以识别和检测细胞或分子水平的生物事件，在生物医学研究和临床诊断中有广阔的应用前景。
一种常见的纳米传感器是金纳米颗粒修饰的荧光探针，通过荧光共振能量转移（FRET）效应实现对特定生物分子的检测。
此外，还有一些利用荧光猝灭方法的纳米传感器，通过受体和配体结合产生的荧光信号变化来检测生物分子。
除了在细胞成像、药物传递和生物传感等传统领域的应用外，纳米荧光材料还在生命科学的其他方面取得了许多的突破。
例如，在生物标记物的检测中，纳米荧光材料可以标记和检测阳离子、蛋白质、核酸等生物分子，为生物诊断和疾病治疗提供了新的工具。
此外，纳米荧光材料在生物传感器、生物传输等领域也有巨大的潜力。
尽管纳米荧光材料在生命科学领域的应用已经取得了显著的进展，但其在生物相容性、毒性和长期稳定性方面仍然存在一定的挑战，需要进一步的研究和优化。
荧光探针在生物科学中的应用
荧光探针在生物科学中的应用荧光探针是一种能通过发射荧光信号来检测目标生物分子的工具。
它可以结合到生物分子上，例如蛋白质、核酸和小分子，然后产生亮荧光信号。
由于其高度选择性和灵敏度，荧光探针在生物科学中得到广泛应用。
1. 蛋白质的荧光标记蛋白质是生命体内最重要的分子之一，因此，荧光探针广泛应用于蛋白质研究中。
通过荧光标记能够监测蛋白质的折叠、迁移及相互作用等重要生命过程。
例如，绿色荧光蛋白（GFP）就是一种常用的荧光标记蛋白质。
GFP可以将荧光蛋白与其他蛋白质融合，产生强烈的绿色荧光光信号，从而能够观察到蛋白质的变化过程。
此外，还有一些荧光探针可以结合到氨基酸分子上，例如荧光素、二硫苏糖等。
这些探针可以用来研究蛋白质中特定的氨基酸残基的功能和作用。
2. DNA/RNA的荧光标记DNA和RNA是基因组的核酸分子，在生物体内发挥着重要的作用。
荧光探针可用于DNA或RNA的荧光标记，以监测其在各种生命过程中的作用。
例如，SYBR Green是广泛应用于真核生物中的DNA荧光染料。
荧光信号可用于检测DNA的含量和质量。
此外，Nile Red和Acridine Orange等荧光探针也能用于检测DNA和RNA分子的荧光信号。
3. 小分子和离子的荧光信号检测荧光探针也可以用于检测小分子和离子的荧光信号。
例如，生命体内钙离子是一种重要的信号分子。
荧光探针可以用来探测钙离子在生物过程中的作用。
以荧光染料Fura-2为例，它可以选择性地结合到钙离子上并产生蓝、绿两种荧光信号。
钙离子浓度高时，荧光信号会出现大量变化，从而可以对钙离子浓度的变化进行实时探测。
4. 荧光探针在医学研究中的应用在医学研究中，荧光探针可以用来诊断和治疗疾病。
例如，奥美拉唑和吉药噻唑等药物就是基于荧光探针，用于检测和治疗消化系统疾病。
此外，荧光探针可用于监测病变的发生和发展。
例如，用于检测肿瘤细胞标志物的荧光探针可以更加精确地诊断癌症。
总之，荧光探针是生物科学研究中不可或缺的工具之一。
纳米荧光探针在生物检测中的应用
纳米荧光探针在生物检测中的应用随着现代医学科技的不断进步，越来越多的生物检测方法被开发出来，使得人们能够更加准确地了解自身身体状态，并及时发现各种疾病。
其中，纳米荧光探针在生物检测中的应用越来越受到人们的关注。
纳米荧光探针是一种非常小的纳米颗粒，其大小在2至100纳米之间，可以在生物组织中轻易穿过细胞的壁膜，具有很好的生物相容性和生物响应性。
纳米荧光探针作为一种新型的生物材料，在生物检测领域中有着广泛的应用。
一、纳米荧光探针在生物药物研究中的应用纳米荧光探针在生物药物研究中有着非常广泛的应用。
目前，许多科学家利用纳米荧光探针来研究生物分子，如蛋白质和核酸，以及生物化学反应和药物吸附。
这些纳米荧光探针可以将分子物质的活性、浓度和位置等信息传递出来，从而实现对生物分子的确切测定和跟踪。
例如，利用这种技术，可以追踪某些疾病的发生和发展过程，测定疾病标记物的含量和分布，从而提高诊断和治疗的准确性和效果。
此外，在新药研究中，也可以利用纳米荧光探针来检测药物的吸附和药效等变化，从而提高新药的疗效和安全性。
二、纳米荧光探针在癌症检测中的应用纳米荧光探针在癌症检测中也有着广泛的应用。
因为癌细胞在某些基因表达和代谢方面与正常细胞有所不同，因此可以利用纳米荧光探针来检测这些区别，并提高癌症的早期诊断和治疗效果。
例如，科学家可以将纳米荧光探针注入患者的血液中，让其自然游走到癌细胞的位置，然后通过纳米荧光探针发出的光信号来诊断癌症。
此外，纳米荧光探针还可以用于检测肿瘤大小、形状和类型等，为癌症治疗提供更加精准和高效的方法。
三、纳米荧光探针在食品安全检测中的应用除此之外，纳米荧光探针还可以用于食品安全检测。
在现代社会，食品安全已经成为人们最为关注和焦虑的话题之一。
而这种新型的生物探针提供了检测食品中添加物、重金属污染和细菌等有害物质的高效和准确方法。
例如，科学家可以利用纳米荧光探针来检测乳制品中的脂肪含量、农产品中的残留农药和污染物等。
新型荧光探针在生物医学中的应用
新型荧光探针在生物医学中的应用近年来，随着医学科技的不断发展，新型荧光探针在生物医学中的应用逐渐得到了广泛关注。
荧光探针是指一类特殊的化学物质，它们可以在不破坏生物体内环境的前提下，在生物体内发生荧光反应，从而为生物医学研究提供了一种非侵入性的、及时的、准确的检测手段。
一、新型荧光探针的分类及特点按照其化学性质和特征不同，新型荧光探针可以分为多种类型，包括有机荧光探针、荧光蛋白探针、纳米荧光探针等。
不同类型的荧光探针具有不同的特点和应用场景。
有机荧光探针是指一类通过某种化学方法合成而成的、分子量较小、能够可靠稳定地发出荧光信号的化合物。
它具有化学结构简单、色谱性能良好、合成方法多样化等特点，广泛应用于生命科学研究中的分子探针及生物分子检测。
荧光蛋白探针是指利用生物学技术手段，将特定的生物分子与荧光蛋白结合起来，形成一种能够发出荧光信号的检测工具。
荧光蛋白探针具有灵敏度高、特异性强、实时检测等特点，在生物学研究中得到广泛应用。
纳米荧光探针是指利用纳米技术制备的，内部带有荧光探针的纳米粒子。
由于其粒径比较小，内部荧光探针的浓度较高，具有极高的荧光亮度和灵敏度。
二、新型荧光探针在生物医学中的应用1. 生物分子检测生物分子检测是荧光探针在生物医学中的最为重要的应用之一。
生物分子检测广泛应用于疾病诊断、病原体检测、基因分析、药物筛选等领域中。
例如，一些DNA荧光探针可以选择性地结合到特定的DNA序列上，并发出荧光信号。
基于这种原理，可以快速检测病原体感染情况。
2. 医学成像荧光探针在医学成像中有广泛的应用。
例如，一些纳米荧光探针可以在体内定位到特定的癌细胞上，从而在体外发出荧光信号，从而实现癌细胞的精确成像。
同时，荧光探针还可以用于检测生物体内分子的分布情况，例如蛋白质、糖类等生物分子的分布情况。
3. 药物治疗一些新型荧光探针可以用于药物治疗的监测和调节。
例如，荧光探针可以用于监测药物在体内的分布情况、代谢情况，以及药物与细胞的相互作用情况等。
荧光探针技术在生命科学中的应用
荧光探针技术在生命科学中的应用荧光探针技术是一种基于荧光现象的分析方法，它在生命科学中得到广泛应用。
这种技术利用特定的荧光染料标记特定的生物分子，通过检测荧光信号来研究生物分子的位置、数量和相互作用等信息。
荧光探针技术在生命科学的研究中起着至关重要的作用，为我们揭示了生物分子的功能和特性，推动了生命科学的发展。
首先，荧光探针技术在生物分子的定位与可视化研究中具有重要作用。
生物分子的定位和可视化是研究生物过程中不可或缺的一环，而荧光探针技术能够将荧光染料标记在目标分子上，通过其荧光信号可以精确地确定生物分子的位置。
例如，在细胞生物学研究中，荧光探针技术常用于标记细胞器和生物分子，如染色体、蛋白质、核酸等，通过观察其荧光信号的分布和变化，研究者可以了解其运动、功能以及与其他分子的相互作用等信息。
其次，荧光探针技术在生物分子的数量及变化研究中也扮演重要角色。
生命科学研究中常常需要准确测定生物样品中特定分子的含量，如蛋白质、核酸等。
荧光探针技术通过荧光信号的强度和荧光染料的标记数量，可以实现对目标分子含量的准确测量。
这种非标记法的检测方法，不仅能够进行高通量分析，提高研究效率，而且具有高灵敏度和高选择性的特点，从而使得我们能够更好地理解生物分子的数量变化与生物过程的关系。
此外，荧光探针技术还广泛应用于生物分子的相互作用研究中。
相互作用是生命科学中一个重要而复杂的研究领域，常常涉及到蛋白质、核酸与其他生物分子之间的相互作用，如蛋白质与配体、蛋白质与蛋白质之间的结合作用等。
荧光探针技术能够通过多种方法标记并追踪这些生物分子，例如荧光共振能量转移（FRET）和荧光降解等技术，从而实现对相互作用的研究与分析。
通过观察荧光信号的变化，研究者可以了解生物分子之间相互作用的强度、位置和时序等信息，为生物分子相互作用的机制研究提供了有力工具。
最后，荧光探针技术在药物研发和医学诊断领域也有重要应用。
药物研发的过程中，荧光探针技术可用于评估药物与特定分子的相互作用、药物的靶向性以及药物在生物体内的分布情况等。
纳米荧光材料在生物和医学领域中的应用
纳米荧光材料在生物和医学领域中的应用纳米荧光材料，是指将发光物质制成纳米级的材料，具有高荧光强度、狭窄的发射光谱和优秀的光稳定性。
它们的应用领域广泛，包括生物和医学领域。
本文将着重介绍纳米荧光材料在生物和医学领域中的应用。
一、细胞成像细胞成像是生物学和医学领域中的重要研究方向。
传统的成像方法需要在细胞或组织中加入染料或荧光标记，但这些标记物存在许多问题，比如荧光强度不高、不稳定等。
而纳米荧光材料由于荧光强度高、稳定性好等特点，成为了理想的细胞成像探针。
例如，一种名为量子点的纳米荧光材料可以通过表面改性来实现对细胞中不同生物分子的检测和成像。
这种量子点材料不仅具有吸收和荧光发射光谱在红外区域的优亚声振动，甚至可调节其表面的生物活性，实现更好的特异性结合细胞目标物。
二、生物传感生物传感是指利用分子分子之间的相互作用来检测生物分子的一种技术。
纳米荧光材料由于其极高的表面积和强烈的光信号，可以被用作生物传感器元件。
例如，金属纳米荧光材料可以被用作酶催化反应的荧光标记物，只要酶活性存在，荧光就可以得到极高的荧光强度。
这种性质可应用于酶活性检测和药物筛选等生物领域的芯片技术上。
三、药物传递在药物治疗的过程中，许多药物涉及到的问题是如何将其送到病变部位。
纳米荧光材料可以被视为辅助药物传递的纳米载体，它们可以帮助药物靶向传递到病变部位。
例如，一种名为银纳米荧光材料可以被用作对癌细胞进行利用辅助治疗的方法，由于其小尺寸和表面积大、生物相容性高等性质，可以增强药物在癌细胞中的达到效果和安全性。
四、分子分析分子分析是研究物质分子结构、组成及其变化等过程的技术。
纳米荧光材料因其灵敏的荧光性质，可被用于分子分析领域中的检测和监测。
例如，在病菌检测中，一种名为碳点的纳米荧光材料，被用于实现病菌的高灵敏度检测，且其荧光光谱变化可以对不同种类的病原体进行医学鉴定。
总结在生物和医学领域中，纳米荧光材料被广泛用于细胞成像、生物传感、药物传递和分子分析等领域。
荧光探针在生物医学领域中的应用
荧光探针在生物医学领域中的应用随着科技的不断进步，荧光探针在生命科学领域中的应用越来越广泛。
荧光探针是指能够将外部刺激转化为荧光信号的分子，这些分子可以通过与生物大分子相互作用来实现对细胞内外重要分子的检测、定位和监测。
而荧光技术在生命科学中的应用则可分为生物成像、细胞分析、蛋白质组学和高通量筛选等多个方面。
本文将重点探讨荧光探针在生物医学领域中的应用。
1. 生物成像荧光成像技术是一种常用的生物成像技术，其在生物医学领域中的应用非常广泛。
该技术可以用于荧光检测药物运输和代谢、细胞毒性、基因表达和蛋白质互作、细胞信号传导过程等方面，为研究生命活动提供了有力的手段。
生物成像技术的核心是荧光探针。
荧光探针的荧光波长可以随不同分子结构的变化而变化，因此，它们可以实现特定分子的选择性检测。
例如，荧光探针可以用于监测细胞内钙离子、光合成蛋白、神经递质、细胞内pH、基因表达、代谢等重要分子。
荧光成像技术的应用范围不仅限于实验室内部，还可以应用于生物医学诊断。
例如，荧光探针可用于癌症细胞的诊断、定位和监测。
此外，在临床医学中，荧光成像技术还可以用来检测病毒感染和炎症，特别是在实验室和临床病例中发现大量应用。
2. 细胞分析荧光探针不仅可以用来监测重要分子，还可以用来分析细胞结构、功能和代谢。
例如，荧光探针可以用于细胞定位、膜结构分析、酶分析和代谢物检测等方面。
其中，细胞定位是细胞分析中最基础和最重要的一个方面。
细胞定位可以用于鉴定不同细胞类型以及分析不同细胞分子的定位。
荧光探针可以通过融合荧光蛋白的方式实现细胞标记，实现细胞形态和位置的研究。
除了细胞定位，荧光探针还可以用于膜结构分析。
膜结构是细胞的主要组成部分之一，荧光探针可以用于膜的形态分析、膜的组成分析和膜的动态变化研究等。
荧光探针通过照射膜区域后观察荧光强度的变化，从而得到膜区域的组成和形态信息。
3. 蛋白质组学荧光标记蛋白质是基于荧光探针的蛋白质组学技术之一。
纳米荧光探针在生物分析中的应用
纳米荧光探针在生物分析中的应用近年来，纳米技术的快速发展使得纳米材料在生物领域中的应用越来越广泛。
其中，纳米荧光探针作为一种重要的纳米材料，具有许多优异的性质，被广泛应用于生物分析领域。
本文将探讨纳米荧光探针在生物分析中的应用，并分析其优势和挑战。
一、纳米荧光探针的基本原理纳米荧光探针是一种由纳米材料构成的荧光标记物，其基本原理是利用纳米材料的独特性质，将其与目标分子结合，通过发射特定波长的荧光信号来实现对目标分子的检测和分析。
纳米荧光探针具有较高的荧光强度、较长的荧光寿命和良好的光稳定性，能够实现高灵敏度和高选择性的生物分析。
二、1. 生物标记物检测纳米荧光探针能够与生物标记物高效结合，实现对其定量和定性的检测。
例如，通过将纳米荧光探针与抗体结合，可以实现对特定蛋白质的检测。
这种方法具有高灵敏度和高选择性，可以应用于临床诊断和药物研发等领域。
2. 细胞成像纳米荧光探针在细胞成像中发挥着重要作用。
通过将纳米荧光探针与细胞内的特定分子结合，可以实现对细胞结构和功能的高分辨率成像。
这种方法可以用于研究细胞的生理和病理过程，为疾病的诊断和治疗提供重要依据。
3. 基因检测纳米荧光探针在基因检测中也有广泛应用。
通过将纳米荧光探针与特定的核酸序列结合，可以实现对基因的快速检测和分析。
这种方法具有高灵敏度和高特异性，可以用于基因突变的筛查和基因表达的定量分析。
三、纳米荧光探针的优势和挑战纳米荧光探针在生物分析中具有许多优势，但也面临一些挑战。
1. 优势首先，纳米荧光探针具有较高的荧光强度和较长的荧光寿命，可以实现高灵敏度的检测。
其次，纳米荧光探针具有较小的体积和较大的比表面积，可以提高荧光信号的稳定性和检测的准确性。
此外，纳米荧光探针具有可调控的荧光性质，可以实现多种颜色的荧光标记，有助于多参数的生物分析。
2. 挑战然而，纳米荧光探针在生物分析中也面临一些挑战。
首先，纳米荧光探针的合成和表征技术相对复杂，需要较高的技术水平和设备支持。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
摘要：纳米荧光探针(fluorescent probe)在化学传感、光学材料及生物检测和识别等领域得到了广泛的应用，并成为实现上述功能的一种主要的技术手段。
但以传统的有机荧光染料为主的荧光探针在应用中也存在一些难以克服的缺陷。
最近，无机发光量子点、荧光聚合物纳米微球、复合荧光二氧化硅纳米粒子等荧光纳米探针的相继出现，在一定程度上克服了传统有机荧光试剂的缺陷，为生物分析提供了新的发展领域，成为了近年来研究的热点。
关键字：纳米荧光探针、生物检测和识别、无机发光量子点Abstract：Nano fluorescence probe is widely used in chemical sensing, optical materials and biological detection and identification field , and to realize the above functions as a primary technology. But in a traditional fluorescent primarily organic fluorescent probes in the application of some are difficult to overcome defects. Recently, inorganic light quantum dots, fluorescence polymer microspheres, nano composite fluorescence silica nanoparticles and fluorescence nanoprober have appeared in a certain extent, g served the defects of conventional organic fluorescence reagent, biological analysis to provide the new development area, become the focus of research in recent years.Key words: Nano fluorescence probe, Biological detection and recognition, Inorganic glowing dots1、Classification of fluorescent nano probe荧光纳米粒子是指与蛋白质或其他大分子结构非共价相互作用而使一种或几种荧光性质发生改变的小分子物质。
可用于研究大分子物质的性质和行为。
可以发荧光的半导体纳米微晶体（量子点）或将荧光团通过包埋、共价键连接以及超分子组装等方式引入有机或无机纳米粒子中，并让纳米粒子承担有机小分子荧光染料的检测、标记等功能。
与传统的荧光染料相比，荧光纳米粒子具有更高的亮度和光稳定性，也能更加容易地实现水分散性和生物相容性。
另外，随着纳米制备技术的进一步提高，对纳米粒子的尺度的精确控制及对粒子功能化手段的日臻完善，这在很大程度上使荧光纳米粒子满足了化学传感器、生物探针等领域的要求。
目前荧光纳米粒子主要有无机发光量子点、荧光高分子纳米微球、复合荧光二氧化硅纳米粒子三大类。
1.1Quantum dots通常是一种由n一Vl族或m一V族元素组成的纳米颗粒，直径在1一100nm之间，能够接受激发光产生荧光的半导体纳米颗粒。
量子点在生物标记、太阳能电池和发光器件等领域具有广泛的应用前景。
量子点粒径很小，它们的电子和空穴被量子限域，连续能带变成具有分子特性的分立能级结构，因此光学行为与一些大分子很相似，可以发射荧光。
量子点的体积大小严格控制着它的光谱特征。
量子点的晶体颗粒越小，比表面积越大，分布于表面的原子就越多，而表面的光激发的正电子或负电子受钝化表面的束缚作用就越大，其表面束缚能就越高，吸收的光能也越高，即存在量子尺寸效应，从而使其吸收带蓝移，荧光发射峰也相应蓝移。
可见，相对于其他传统的荧光染料而言，量子点由于其量子尺寸效应，粒径不同或组成材料不同即可发射不同颜色的荧光。
1.2 Application of quantum dots in life science很多现代发光材料和器件都由半导体量子结构所构成，材料形成的量子点尺寸都与过去常用的染料分子的尺寸接近，因而象荧光染料一样对生物医学研究有很大用途。
从生物体系的发光标记物的差别上讲，量子点由于量子力学的奇妙规则而具有显著的尺寸效应，基本上高于特定域值的光都可吸收，而一个有机染料分子只有在吸收合适能量的光子后才能从基态升到较高的激发态，所用的光必须是精确的波长或颜色，这明显与半导体体相材料不同，而量子点要吸收所有高于其带隙能量的光子，但所发射的光波长（即颜色）又非常具有尺寸依赖性。
所以，单一种类的纳米半导体材料就能够按尺寸变化产生一个发光波长不同的、颜色分明的标记物家族，这是染料分子根本无法实现的。
1.3 Fluorescent polymer nanoparticles高分子荧光纳米微球开始是以聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯类、聚丙烯酰胺类为微粒主体，表面键合或吸附荧光素、菁色素（等荧光物质的荧光纳米微球。
因为单个纳米粒子可以键合多个荧光分子，所以荧光强度有所增强。
但由于荧光分子没有被保护在高分子材料中，仍然受外界氧化或光漂白的影响，荧光的稳定性并没有提高。
1.4 Composite fluorescent silica nanoparticles复合荧光二氧化硅纳米粒子是由功能性的内核、可生物修饰的硅壳以及修饰在硅壳表面的生物分子构成，具有明显核壳结构的一类新型的纳米颗粒，其内核材料可以是有机荧光染料、稀土发光材料、量子点等。
由于该类型的纳米颗粒采用油包水反相微乳液方法成核，通过硅烷化试剂在微乳液中水解形成三维网状结构的硅壳进行包壳，所以采用不同的硅烷化试剂可以制备出表面带有不同官能团的核壳型生物纳米颗粒。
通过对纳米颗粒的表面进行各种生物大分子的修饰，如：肽片断、抗体、生长因子等，可以实现对特异性细胞的识别、分离和检测。
于是，复合荧光二氧化硅纳米粒子由于其具有良好的分散性、温和的合成条件、可重复合成及细胞毒性小等优点已在生物学领域得到了广泛的应用。
目前，复合荧光二氧化硅纳米粒子在细胞水平上的研究主要集中在特定细胞的染色、识别和分离、细胞内 pH 的检测及基因转染等方面。
2 Application of fluorescent nanopartcles in life science2.1 Fluorescent nanoparticles were directly used for biological detection荧光纳米粒子作为一种荧光探针已被广泛应用在生物标记及医疗诊断领域。
近年来国外已涌现出多家研制和开发荧光纳米粒子生物荧光标记的公司，我国在这方面的研究正逐步展开，也出现开发纳米荧光探针相关产品的一些公司，如武汉的珈源公司就提供各种可用于生物的量子点探针。
基于目前国内外的研究现状，要实现荧光半导体纳米粒子在生物检测中的应用关键在于对荧光纳米粒子的表面结构和功能的准确控制，而且纳米粒子表面必需具有亲水性官能团。
为了使TOPO 法合成的油溶性量子点转移到水相，主要采用表面包覆和表面置换两种方法。
例如，在量子点表面包覆SiO2 壳层，Alivisatos 等利用巯基硅氧烷(MPS) 置换量子点表面的TOPO 分子，然后进一步将硅氧烷水解缩聚使微粒表面形成一种稳定的SiO2 壳层。
通过水解有机硅氧烷还可以形成具有胺基、脲丙基和羧基等活性官能团的SiO2 壳层。
自1998 年Alivisatos 和Nie 等提出用半导体纳米粒子作生物荧光标记的最初构想以来，基于荧光量子点的生物偶联得到蓬勃发展。
荧光量子点用于生物偶联主要依靠纳米粒子表面的活性基团如羧基、胺基、醇基和巯基等。
主要是利用纳米粒子表面活性基团与生物分子之间形成共价偶联、静电吸附、疏水作用和硅烷偶联等。
归纳起来，荧光纳米粒子与生物分子偶联主要有两种方法：一种是通过化学反应，即通过表面修饰有羧基或氨基的水溶性纳米晶与生物分子中的氨基或羧基形成酰氨键,实现偶联。
该方法通常用于较复杂的研究体系，如抗源-抗体之间的识别、活体标记及特异性标记等。
另一种是静电吸附方法，带电荷的纳米粒子可以与带相反电荷的生物分子通过静电相互作用吸附偶联，该方法适用于简单体系。
纳米粒子与抗体偶联后，利用抗源-抗体间的特异性识别，可以将不同荧光纳米粒子修饰在底物上，并对底物进行跟踪。
迄今为止，纳米粒子和生物分子的偶联物已经在DNA 杂化、免疫检测、受体诱导的细胞内吞作用和生物组织成像等方面得到应用，而且纳米粒子作为新一类的荧光标记材料已经逐步发展到活体细胞成像。
将纳米粒子直接用于生物检测主要优势是利用纳米粒子的高荧光稳定性，可以在几十分钟到数小时研究细胞的过程中进行实时跟踪检测；可以用多种颜色的纳米粒子同时对细胞内或细胞表面进行多个靶向目标研究；将纳米粒子表面包覆有惰性物质壳层，使纳米粒子对细胞的毒性低于有机染料带来的毒性。
另外，人们还合成了近红外发光的纳米粒子，如HgTe 纳米粒子有较高的发光效率和近红外发射波长，为活体基因表达和酶活动研究提供了新的机遇。
2.2 Fluorescence encoding基因芯片技术、生物传感及生命科学技术的快速发展为生物医学研究领域诸如基因表达、药物发现及临床诊断带来了新的契机和挑战。
识别种类繁多的生物分子需要大量的平行标记编码，而传统的有机荧光染料标记方法已达不到同时标记并定位区分不同生物分子的要求，需要发展更有效的平行标记编码。
由于量子点的荧光发射峰窄，而且不同颜色荧光可以被同一单色光源同时激发，决定了它们是发展平行标记编码的良好材料。
主要参考文献：1、《荧光探针应用技术》李楠等编著军事医科出版社（第一版）2、《荧光探针技术》黄晓峰张远强张英起等编著人民军医出版社（2004.5.1）3、纳米薄膜技术与应用陈光华邓金祥编著化学工业出版社4、纳米材料制备技术倪兴元化学工业出版社5、纳米生物分析化学与分子生物学张阳德化学工业出版社6、纳米科技与发展前沿论丛马新胜华东理工大学出版社7、纳米生物医学技术徐海燕、王琛中国协和医科大学出版社。