随着纳米技术在生物医学领域的迅猛发展，“纳米医学”作为一个新兴领域由此诞生。在纳米技术中所研究的纳米颗粒是指粒径在1~100 nm范围内的物质和材料，具有很多独特的特性。随着对纳米药物、载体及材料等研究的深入，研究者们发现可将纳米技术更多的应用于神经生物学基础研究中。量子点作为一种新型的纳米荧光探针，由于其在光学及电学上独特的特性受到研究者的广泛关注，量子点的应用也给神经毒理学领域带来了技术上的革命。
进入机体的量子点，由于突出的尺寸效应，可以很轻易地跨越血脑屏障进入中枢神经系统。除了血脑屏障途径，已有研究证实，吸入的纳米颗粒也可以通过嗅觉神经通路进入中枢神经系统，并转移沉积于不同的大脑区域[1]。确定量子点能够进入集体中枢神经系统是将量子点应用于神经毒理学的重要前提之一。
近年来，神经科学家一直致力于弄清分子水平上突触重塑导致学习与记忆的改变，虽然研究者已经明确突触传递的机制依赖于神经递质受体的横向运动，但是却没有有效的方法追踪单个突触膜受体的空间动力学。目前，越来越多的研究者将单量子点追踪看作一种单分子技术，用于研究神经电动力学。早在2003年，Dahan等[2]首次利用量子点标记单个甘氨酸受体从而检测其扩散动力学。其后，2007年，De Koninck等[3]运用量子点追踪突触上谷氨酸的进出来检测单个突触受体的神经回路。同时，量子点还可用于实时可视化监控神经元细胞膜上的电压门控通道的生理作用[4]。
此外，量子点还可用于实时可视化监控神经元细胞膜上的电压门控通道的生理作用。早在2011年，国内实验室已经成功以量子点标记、追踪神经干细胞，并且确定量子点对神经干细胞分化能力和由神经干细胞分化的神经元和星形胶质细胞的蛋白表达没有明显影响[5]。经过特殊修饰的量子点通过适当的方法也可以在活体内标记神经系统细胞[6]。而量子点独特的理化性质还可以使其标记的神经细胞呈现独特的表现。Rao等[7]发现生物分子功能化的CdSe量子点可以根据特定方向自我装配，从而促进神经细胞生长和分化呈现极化现象。该特性也可用于探索细胞定位、成像和生物传感等。
能够有效地将细胞间或细胞内的生物活性分子可视化从而监视追踪也一直是生物学研究的一个重要目标，也是毒理学中外源化学物导致生物效应的作用机制的研究基础。在分子神经科学领域，研究者们发现单量子点技术可以在单分子水平上很好地追踪调查神经细胞膜蛋白, 神经递质受体等[8, 9]。
活体成像一直被认为是量子点在生物科学上最重要的应用。由于目前使用的实时成像中使用的荧光材料或荧光蛋白都存在很强的光漂白现象，量子点卓越的光稳定性可以很好地解决此问题。并且，量子点还可以携带药物治疗特定疾病[10]，其携带药物转运入脑不但提高了药物利用率，减少药物使用剂量，降低不良反应率，还可以特定脑内区域做靶向治疗。由于量子点的荧光特性，我们更可以追踪药物在大脑中的转运，一举多得。
大量的研究结果已经显示，量子点在神经毒理学研究中有着广阔的应用前景。量子点优越的光电学特性使其能用于可视化、测量与追踪单分子物质，并在较长的时间段内(与有机荧光团相比)研究分析动态的分子过程，这些都是很难通过其他科技方法获得的。不可否认，量子点将作为更简单有效的研究方法在常规神经毒理学实验中逐渐得到应有的重视。但是，目前量子点在此方面的研究只单纯停留在理论或动物实验阶段，依旧存在很多问题阻碍了量子点在生物学分支领域的广泛应用。只有克服这些问题，解决潜在忧患才能保证量子点应用于人体，在疾病的诊断和治疗上做出突破性的贡献。因而，我们还需要更多优秀的实验数据更好地理解量子点与生物系统间的相互作用，已达到其最有效的应用效果。
【关键词】纳米技术；量子点；神经毒理学；荧光探针
【参考文献】
[1].Elder A, Gelein R, Silva V, et al. Environmental Health Perspectives, 2006, 114(8): 1172-1178
[2].Dahan M, Levi S, Luccardini C, et al. Science, 2003, 302(5644): 442-445
[3].De Koninck P, Labrecque S, Heyes C D, et al. HFSP Journal, 2007, 1(1): 5-10
[4].Gomez-Varela D, Kohl T, Schmidt M, et al. PloS One, 2010, 5(1): e8858
[5].Zhang J, Lv X J, Jia X, et al. Journal of Nanoscience and Nanotechnology, 2011, 11(11): 9536-9542
[6].Slotkin JR, Chakrabarti L, Dai HN, et al. Developmental Dynamics, 2007, 236(12): 3393-3401
[7].Rao VN, Kishore A, Sarkar S, et al. Biomacromolecules, 2012, 13(9): 2933-2944
[8].Pinaud F, Clarke S, Sittner A, et al. Nature Methods, 2010, 7(4): 275-285
[9].Park J W, Park A Y, Lee S, et al. Bioconjugate Chemistry, 2010, 21(4): 597-603
[10].Gessler T. Pneumologie, 2009, 63: Suppl 2S113-116