主题：【转帖】Biomed. Opt. Express：首次利用量子点控制脑细胞

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发表于：2012/03/16 22:40:06 楼主管理分享倒序浏览只看楼主回复私聊

神经细胞能够被量子点控制，图片来自CNRI/Science Photo Library。

在量子物理学和神经科学的史无前例的结合中，称作量子点(quantum dot)的微小颗粒首次被用来控制脑细胞。

对大脑的这种控制可能有朝一日提供一种治疗诸如阿尔茨海默病、抑郁症和癫痫症之类的疾病的非侵入式方法。在近期，量子点可能通过重新激活视网膜细胞而被用来治疗眼睛失明。

美国华盛顿大学西雅图分校Lih Lin说，“很多脑部疾病是由于不平衡的神经活性而导致的。操纵特异性神经元可能允许它们恢复到正常的活性水平。”

人工刺激大脑的一些方法已经存在，不过每种方法都有它的缺点。尽管在帕金森疾病中人们采用深度大脑刺激方法来触发脑细胞活性并阻止导致虚弱性震颤的异常信号传导，但是该方法所需的电极是高度侵入性的。颅磁刺激(transcranial magnetic stimulation)方法能够刺激来自头部外面的脑细胞，但是它不是高度靶向的，因而同时影响大脑大部分区域。光遗传学研究人员能够利用光控制基因修饰的脑细胞，但是由于这些修饰，这种技术迄今为止在人类中被视为是不安全的。

如今，Lin领导的研究小组利用量子点---光敏感性的直径只有几个纳米的半导体颗粒---设计出另一种方法。

首先，他们在用量子点覆盖的薄膜上培养前列腺癌细胞。这些癌细胞的细胞膜紧挨着量子点放置。研究小组然后将光照射在纳米颗粒上。

来自光线的能量激活量子点内的电子，从而导致周围的区域带负电荷。这就导致癌细胞中一些电压控离子通道打开从而允许离子进入或逃离癌细胞。

在神经细胞中，打开离子通道是产生动作电位的关键性一步，而这种动作电位是大脑中细胞进行沟通的信号。如果电压变化足够大的话，动作电位就产生。

当Lin领导的研究小组在神经细胞中重复他们的实验时，他们发现刺激量子点导致它的离子通道打开，这样神经细胞就被激活。

对人而言，量子点将需要被传送到大脑组织。Lin声称这应当不是一种问题。她说，“一种重要的优势在于量子点表面能够被不同分子修饰。”这些分子能够附着到量子点上以便靶向特异性脑细胞，也能够以静脉注射方式进行传送。

一种关键性障碍是将光源传送到大脑。为此，Lin认为这种技术将在重新激活视网膜受损细胞中首次使用，因为视网膜自然地吸收光线。共同作者Fred Reike是视网膜疾病的专家。他说，量子点在这种领域有着较大的潜力，因为它们能够直接影响在视力的信号传导途径中发挥着关键性作用的离子通道。

英国利兹大学Kevin Critchley对此也同意，“量子点在生物医学应用中有着光明的未来”，但是可能也存在一些限制，如潜在性毒性问题。

Lin说，“基于我们的研究结果，我们对这种技术在帮助我们解答生物学问题以及最终诊断和治疗人类疾病上的潜力保持乐观。”

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