结构生物化学/量子点-适配体偶联物
纳米医学实际上是一个跨学科的学科。它包括纳米工程、化学工程、生物工程、化学、材料科学、生物学、物理学、药学和医学等学科。为了确保药物在体内有效地发挥作用，必须充分考虑生物系统、药物的化学反应性和药物在体内的物理运输。纳米医学是近几十年来被深入研究的领域。越来越多的创新方法使已知的药物更有效，例如将药物与两种或三种材料结合以实现单独药物无法实现的目标。
量子点-适配体偶联物的示例在癌症治疗中，重要的是要查看抗癌药物是杀死肿瘤组织还是正常健康组织。因此，成像是一个重要的应用。荧光和量子点是两个很好的指标。量子点是一种半导体纳米晶体，其功能类似于荧光，由于其独特的光学特性，包括宽吸收范围和窄光致发光光谱、高量子产率、低光漂白和抗化学降解性，在生物系统和标记中得到了越来越广泛的应用。量子点的表面可以进行修饰，以便将抗体、适配体或肽键连接到它上面。现在这种复合物表现出几个对癌症治疗有用的特性。
这里给出的具体示例包括量子点、适配体和阿霉素偶联物（如以下示意图所示），它们靶向并杀死前列腺癌细胞。量子点荧光作为成像工具。RNA 适配体的其中一端连接到量子点的表面，另一端连接到阿霉素。这种适配体也充当靶向癌细胞的活性配体。最后，阿霉素是一种众所周知的抗癌治疗剂，也具有一定的荧光特性。阿霉素的荧光太弱而无法检测到，因此不可行。但是，如果使用量子点，就可以检测到薄人体组织内的荧光信号。
当量子点单独存在时，它呈现绿色荧光。这就是所谓的“开”状态。为了暂时“关闭”量子点的荧光，阿霉素的荧光特性在这个偶联物中变得至关重要。当两种都具有荧光特性的物质彼此靠近时，它们会“猝灭”彼此。在这种情况下，它们可以暂时禁用彼此的荧光特性。阿霉素表现出红色荧光，而这种特定的量子点表现出绿色荧光。当两者形成偶联物时，两种颜色能够“相互抵消”。抵消阿霉素与量子点的比例约为 8 比 1。
在该偶联物进入癌细胞之前，它处于“关闭”状态。当偶联物通过对流和扩散两种方式被运送到血液中的肿瘤部位时，由于偶联物上的适配体配体，偶联物能够靶向肿瘤细胞。当偶联物通过胞吞作用进入肿瘤细胞后，偶联物被送往溶酶体。溶酶体能够消化适配体，从而分解偶联物。阿霉素的释放使量子点的荧光特性恢复到“开”状态，从而实现成像和检测。释放的阿霉素移动到细胞核以杀死癌细胞。以下图像是偶联物在癌细胞内的示意图。
这种创新的偶联物不仅能够靶向癌细胞，还能够在癌细胞内提供成像。还有许多其他方法有待发现，以实现更有效的靶向药物递送。
Bagalkot, Vaishali, Liangfang Zhang, Etgar Levy-Nissenbaum, Sangyong Jon, Philip W. Kantoff, Robert Langer, and Omid C. Farokhzad. "Quantum Dot−Aptamer Conjugates for Synchronous Cancer Imaging, Therapy, and Sensing of Drug Delivery Based on Bi-Fluorescence Resonance Energy Transfer."Nano Letters 7.10 (2007): 3065-070. Print.