《Dyes and Pigments》：Recent progress in quantum dots for antimicrobial therapy and bioimaging: A comprehensive review (2018 to mid-2025)
编辑推荐：
量子点（QDs）凭借独特的光、电及物理化学特性，在抗菌治疗和生物成像领域展现出重要应用潜力。其通过ROS生成、膜破坏及抑制生物膜形成实现抗菌作用，同时因高亮度、稳定性及多色成像能力成为精准诊疗工具。当前研究聚焦于表面修饰技术提升靶向性和生物相容性，但需解决毒性控制及临床转化难题。
Mohammed Sanad Alhussaini|AbdulRahman Abdulla Ibrahim Alyahya|Abdullah Abdulrahman Al-Ghanayem
沙特阿拉伯沙克拉大学应用医学科学学院临床实验室科学系
摘要
量子点（QDs）是一种纳米级的半导体材料，具有独特的光学、电子和物理化学性质，包括可调节大小的荧光、高光稳定性以及表面功能化潜力。这些特性使量子点成为多种生物医学应用中的多功能纳米材料。近年来，越来越多的研究强调了它们在抗菌治疗中的潜在作用。量子点通过产生活性氧（ROS）和破坏微生物膜来发挥直接的杀菌和抑菌效果。此外，表面修饰策略提高了其对多重耐药性病原体的选择性、生物相容性和治疗效果。除了治疗作用外，量子点还因其出色的亮度、长期稳定性和多重成像能力而成为生物成像中的强大工具。它们已被广泛用于细胞追踪、组织成像和治疗反应的实时监测，多项研究证明了其在体外和体内模型中的适用性。本文全面讨论了量子点研究的最新进展，重点介绍了其在抗菌治疗和生物成像中的双重应用。文章旨在批判性地分析该领域的进展、挑战及未来前景，特别关注生物相容性、毒性降低以及向临床应用的转化潜力。
引言
纳米技术通过为诊断、治疗和疾病监测提供创新解决方案，迅速改变了生物医学研究[1,2]。在各种纳米材料中，量子点因其独特的物理化学和光电特性而备受关注。量子点具有尺寸依赖性的光学性质，只需调整其大小或成分即可精确控制发射波长。它们的高量子产率、抗光漂白能力、宽吸收带和窄发射光谱以及表面修饰能力使其成为生物医学应用的理想候选材料[[3], [4], [5], [6], [7], [8]]。量子点研究领域中发展最快的方向之一是其在抗菌治疗中的应用。量子点对多种细菌、真菌甚至病毒表现出强烈的抗菌活性。其作用机制多样，包括在光照激活下产生活性氧（ROS）、物理破坏微生物膜以及抑制生物膜形成。此外，量子点可以通过与生物分子、肽或药物的结合来提高选择性并减少对哺乳动物细胞的毒性[[9], [10], [11], [12], [13], [14]]。除了抗菌潜力外，量子点在生物成像中也发挥了重要作用。其优异的光学性能使其成为生物可视化的理想工具。量子点提供明亮且稳定的荧光，发射波长可在可见光和近红外光谱范围内调节，从而实现单一生物系统的多色成像。它们抗光漂白的能力有助于长期追踪细胞、组织和生物分子，而其表面化学性质使其能够与靶向配体结合，实现对生物结构的特异性识别[[15], [16], [17], [18], [19]]。本文旨在全面概述量子点研究的最新进展，重点关注其在抗菌治疗和生物成像中的应用。首先概述了与生物医学应用相关的量子点基本性质，然后深入讨论了其在抗菌策略中的机制和进展。接着介绍了量子点在生物成像中的发展，包括荧光成像、多模态系统和诊疗平台的创新。最后，批判性地分析了当前面临的挑战、限制以及该领域的未来发展方向。通过综合近期研究结果，本文旨在揭示量子点作为多功能纳米材料在解决紧迫医疗需求（特别是抗菌耐药性这一全球性挑战）以及开发更有效的诊断和成像工具方面的潜力。
部分摘录
对新抗菌剂的需求
过去二十年里，抗生素的广泛且往往不加选择的使用加速了抗菌耐药性（AMR）的上升，对人类健康和经济稳定构成了严重威胁。COVID-19大流行期间及之后，这种情况进一步恶化，继发细菌感染和抗生素使用的增加促进了多重耐药（MDR）病原体的传播。特别令人担忧的是由
量子点的抗菌应用
量子点通过产生活性氧、破坏膜结构和抑制生物膜形成表现出强大的抗菌活性。其表面可以进行功能化处理以实现靶向递送，或与抗生素联合使用以增强对多重耐药性病原体的效果，使其成为传统抗菌剂的理想替代品[14,26]。例如，Kumari等人探讨了硫化锌（ZnS）前体的反应性如何影响硫化锌的尺寸和光学特性
量子点的生物成像应用
量子点提供明亮、稳定且可调的荧光，能够实现高分辨率的细胞和组织成像。其光稳定性和表面功能化特性使其非常适合实时追踪、靶向诊断和诊疗应用。例如，Zhou等人报道了一种新的富集方法，以提高掺锰ZnSe量子点（Mn:ZnSe QDs）的多功能性能，用于双模式生物成像
结论与未来展望
量子点已成为具有显著潜力的多功能纳米材料，在抗菌治疗和生物成像领域表现出色。其独特的光学和物理化学性质以及表面功能化能力使其应用范围超越了传统抗菌剂和成像探针的局限。最近，在利用量子点通过产生ROS、破坏膜结构和抑制生物膜形成来根除病原体方面取得了实质性进展
CRediT作者贡献声明
Mohammed Sanad Alhussaini：撰写——原始草稿，监督。AbdulRahman Abdulla Ibrahim Alyahya：可视化，验证。Abdullah Abdulrahman Al-Ghanayem：研究，概念化。
利益冲突声明
作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本综述中报告的工作。
致谢
作者感谢沙克拉大学科学研究处对这项工作的支持。
