综述：量子点综合研究：从合成到电化学生物传感器在生物分子检测、胃肠道疾病和电生理学中的应用

这篇综述系统阐述了量子点（QDs）的合成技术及其在电化学生物传感器（ECL/EIS）、胃肠道疾病（GI）诊断和电生理学（EEG/EMG）领域的创新应用，重点探讨了QDs通过尺寸调控实现的光电特性（如PL、FRET）及其在提升检测限、灵敏度（LOD）和选择性方面的突破性潜力。

　　

量子点的诞生与演进

量子点（QDs）的发现可追溯至1980年代，俄罗斯物理学家Alexei Ekimov和美国化学家Louis Brus分别独立观察到半导体纳米晶体的量子限域效应。这些直径小于10 nm的半导体颗粒（如CdSe、PbS）因尺寸依赖的发光特性（PL），迅速成为光电子学和生物医学的研究热点。2004年后，碳基量子点（CQDs/GQDs）的兴起进一步拓展了其在生物相容性和环境友好性方面的应用边界。

毒性挑战与生物安全性

尽管QDs在成像和传感中表现卓越，其核心重金属成分（如Cd²⁺）可能通过氧化应激（ROS）引发细胞损伤。研究表明，QDs易在肝脏、肾脏蓄积，长期暴露或导致器官功能障碍。通过表面修饰（如ZnS包覆）和碳基材料（如GQDs）的开发，毒性问题正逐步缓解。

电化学生物传感器的革命

QDs的高比表面积和催化活性显著提升了生物传感器性能。例如：

• 检测限突破：结合差分脉冲伏安法（DPV），QDs传感器对生物标志物的检测限（LOD）可达fM级别。

• 多模式联用：表面增强拉曼散射（SERS）与QDs联用，实现了胃癌标志物（如HCC相关蛋白）的超灵敏检测。

胃肠道疾病诊断新策略

在炎症性肠病（IBD）和结直肠癌（CRC）中，QDs标记的抗体（Ab）可通过荧光成像定位病变组织。例如，CdSe/ZnS QDs与抗EGFR抗体偶联，能在内镜下实时显示肿瘤边界，辅助精准活检。

电生理学的量子飞跃

QDs在神经信号监测中展现出独特优势：

• 柔性电子皮肤（e-skin）：嵌入GQDs的电极可高精度采集心电图（ECG）和脑电图（EEG）信号，其导电性优于传统金电极（AuNPs）。

• 深部脑刺激：PbS QDs修饰的微电极能记录局部场电位（LFPs），为帕金森病治疗提供新工具。

未来展望

从核心合成工艺到临床转化，QDs仍需解决规模化生产、长期毒性评估等问题。然而，其在多学科交叉领域的潜力，尤其是与人工智能（如CNN算法）结合的智能诊断系统，预示着纳米医学的新纪元。