npeЯдерная физика и инжинирингNuclear Physics and Engineering2079-56292079-5637МИФИ10.56304/S2079562924050452ILYFMRnpe-511Research ArticleМедицинская физика и биофизикаMedical Physics and BiophysicsИННОВАЦИОННЫЕ МЕТОДЫ ТЕРАПИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КВАНТОВЫХ ТОЧЕКINNOVATIVE METHODS OF THERAPY USING QUANTUM DOTSТарасовП. А.TarasovP. A.ГригорьевА. А.GrigorievA. A.ИсаевЕ. А.IsaevE. A.ДетковГ. В.DetkovG. V.Национальный исследовательский университет “Высшая школа экономики”РоссияNational Research University “Higher School of Economics”Russian FederationФинансовый университет при правительстве Российской ФедерацииРоссияFinancial University under the Government of the Russian FederationRussian FederationФизический институт имени П.Н. Лебедева РАНРоссияLebedev Physical Institute of the Russian Academy of SciencesRussian FederationООО “Информационные технологии и электронные коммуникации”РоссияLLC “Information Technology and Electronic Communications”Russian Federation202513122025163395400Copyright © Тарасов П.А., Григорьев А.А., Исаев Е.А., Детков Г.В., 20252025Тарасов П.А., Григорьев А.А., Исаев Е.А., Детков Г.В.Tarasov P.A., Grigoriev A.A., Isaev E.A., Detkov G.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://npe.elpub.ru/jour/article/view/511

В данной работе проанализирован современный научный подход по использованию квантовых точек (КТ) для различных нужд биомедицины, таких как обеспечение высококачественной биовизуализации опухолей in vitro и in vivo; визуализация транспортировки лекарств; адресная доставка лекарств; фототермическая и фотодинамическая терапия; сортировка клеток, активируемая флуоресценцией; использование в биосенсорах. Сделан акцент на технологиях терапии и лечения SARS-CoV-2 с помощью КТ: проведен анализ разработок чувствительных и экономичных методов количественного определения противовирусных препаратов в реальных образцах плазмы и фармацевтических таблетках с использованием КТ, рассмотрены свойства полученных из AS квантовых углеродных точек (AS-CD), которые могут потенциально снижать экспрессию провоспалительных цитокинов и возвращать к норме иммунологические аберрации в случае COVID-19, описано использование КТ для распознавания РНК SARS-CoV-2.

Quantum dots (QD) are semiconductor nanocrystals with a size in the range of 1–10 nanometers. They are created on the basis of inorganic semiconductor materials Si, InP, CdSe, etc., and are coated with a stabilizer monolayer. QD have unique optical, electrical, electrochemical, and catalytic properties. The crystal core of a quantum dot contains about 100–100 000 atoms. Quantum dot size is comparable to the wavelength in the material on the basis of which it is made. Inside quantum dot, the potential energy of an electron is lower than outside it, and thus the motion of the electron is limited in all three dimensions. The energy levels of electrons inside quantum dot are discrete and are separated by regions of forbidden states. The behavior and properties of these objects are described not by classical physics, but by quantum mechanics. The current review focuses on applications of QD such as providing high-quality bioimaging of tumors in vitro and in vivo; visualization of drug transportation; targeted drug delivery; photothermal and photodynamic therapy; cell sorting activated by fluorescence; use in biosensors. Emphasis is placed on the technology of accurate detection and inhibition of SARS-CoV-2 using quantum dots.

квантовые точкивизуализация и терапия ракаквантовые технологииquantum dotslaser plasmalow-density materialReferencesChen L., Lian J. // Mater. Sci. Eng. C. 2020. P. 110924.Chen L., Lian J. // Mater. Sci. Eng. C. 2020. P. 110924.Tarasov P.A., Isaev E.A., Grigoriev A.A., Morgunov A.F. J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1439. P. 012040.Tarasov P.A., Isaev E.A., Grigoriev A.A., Morgunov A.F. J. Phys.: Conf. Ser. 2020. V. 1439. P. 012040.Грибачев В. // Компоненты и технологии. 2009. № 9 (98). С. 127–130.Грибачев В. // Компоненты и технологии. 2009. № 9 (98). С. 127–130.Bing H.A., Ls A., Xy A., Mei Y.B., Yc A., Jing Z.A. // Biosens. Bioelectron. 2020. V. 176. P. 112913.Bing H.A., Ls A., Xy A., Mei Y.B., Yc A., Jing Z.A. // Biosens. Bioelectron. 2020. V. 176. P. 112913.Mirzababaei M., Larijani K., Hashemi-Moghaddam H., Mirjafary Z., Madanchi H. // J. Fluoresc. 2021. V. 31. P. 279–88.Mirzababaei M., Larijani K., Hashemi-Moghaddam H., Mirjafary Z., Madanchi H. // J. Fluoresc. 2021. V. 31. P. 279–88.Singh G., Kumar M., Soni U., et al. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2016. V. 16 (1). P. 130.Singh G., Kumar M., Soni U., et al. // J. Nanosci. Nanotechnol. 2016. V. 16 (1). P. 130.Saeboe A.M., Nikiforov A.Y., Toufanian R., Kays J.C., Dennis A.M. // Nano Lett. 2021. V. 21 (7). P. 3271.Saeboe A.M., Nikiforov A.Y., Toufanian R., Kays J.C., Dennis A.M. // Nano Lett. 2021. V. 21 (7). P. 3271.Huang X., Chen Q., Li X., et al. // Nanoscale Res. Lett. 2021. V. 16 (1). P. 124.Huang X., Chen Q., Li X., et al. // Nanoscale Res. Lett. 2021. V. 16 (1). P. 124.https://www.researchgate.net/figure/Schematic-illustration-of-the-FAPEG-TNGs-preparation-and-the-theraputic-mechanism-in_fig1_349366534.https://www.researchgate.net/figure/Schematic-illustration-of-the-FAPEG-TNGs-preparation-and-the-theraputic-mechanism-in_fig1_349366534.Manan F.A.A., Yusof N.A., Abdullah J., et al. // Pharmaceutics. 2021. V. 13 (9). P. 1379.Manan F.A.A., Yusof N.A., Abdullah J., et al. // Pharmaceutics. 2021. V. 13 (9). P. 1379.McCollum C.R., Levy M., Bertram J.R., Nagpal P., Chatterjee // ACS Biomater. Sci Eng. 2021. V. 7 (5). P. 863–1875.McCollum C.R., Levy M., Bertram J.R., Nagpal P., Chatterjee // ACS Biomater. Sci Eng. 2021. V. 7 (5). P. 863–1875.Stamo D.F., Nagpal P., Chatterjee A. // Nanoscale Adv. 2021. V. 3 (10). P. 2782–2786.Stamo D.F., Nagpal P., Chatterjee A. // Nanoscale Adv. 2021. V. 3 (10). P. 2782–2786.Mendes D.M., Rebelo Alencar L.M., Duarte de Menezes F., et al. // J. Drug Deliv. Sci. Tech. 2021. V. 61. P. 102117.Mendes D.M., Rebelo Alencar L.M., Duarte de Menezes F., et al. // J. Drug Deliv. Sci. Tech. 2021. V. 61. P. 102117.Li Y., Zhang P., Tang W., et al. // ACS Nano. 2022. V. 16. P. 8076–8094.Li Y., Zhang P., Tang W., et al. // ACS Nano. 2022. V. 16. P. 8076–8094.Hu X., Wang S., Luo Q., et al. // Chin. Chem. Lett. 2021. V. 32. P. 2287–2291.Hu X., Wang S., Luo Q., et al. // Chin. Chem. Lett. 2021. V. 32. P. 2287–2291.Wu X., Yang J., Xing J., et al. // J. Mater. Chem. B. 2023. V. 11. P. 4855–4864.Wu X., Yang J., Xing J., et al. // J. Mater. Chem. B. 2023. V. 11. P. 4855–4864.Liu F., Lin J., Luo Y., et al. // Biomater. Sci. 2023. V. 11. P. 4009–4021.Liu F., Lin J., Luo Y., et al. // Biomater. Sci. 2023. V. 11. P. 4009–4021.Wang J. et al. // Anal. Methods. 2021. V. 13. P. 5509–5515.Wang J. et al. // Anal. Methods. 2021. V. 13. P. 5509–5515.Ramedani A. et al. // Jorjani Biomed. J. 2022. V. 10 (3). P. 43–50.Ramedani A. et al. // Jorjani Biomed. J. 2022. V. 10 (3). P. 43–50.Davey R. Quantum Dots in Flow Cytometry. https://www.news-medical.net/life-sciences/Quantum-Dots-in-Flow-Cytometry.aspx.Davey R. Quantum Dots in Flow Cytometry. https://www.news-medical.net/life-sciences/Quantum-Dots-in-Flow-Cytometry.aspx.Pourmadadi M. et al. // J. Drug Deliv. Sci. Technol. 2023. V. 80. P. 104156.Pourmadadi M. et al. // J. Drug Deliv. Sci. Technol. 2023. V. 80. P. 104156.World Health Organization official site. https://covid19.who.int/.World Health Organization official site. https://covid19.who.int/.Salman B., Ibrahim A., El Deeb S., Sarayac R. // RSC Adv. 2022. V. 12. P. 16624–16631.Salman B., Ibrahim A., El Deeb S., Sarayac R. // RSC Adv. 2022. V. 12. P. 16624–16631.Kalkal A., Allawadhi P., Pradhan R., Khuranaa., Bharani K., Packirisamy G. // Sens. Int. 2021. V. 2. P. 100102.Kalkal A., Allawadhi P., Pradhan R., Khuranaa., Bharani K., Packirisamy G. // Sens. Int. 2021. V. 2. P. 100102.Sanchez H. // Quantum Eng. 2021. V. 3 (4). P. e78. https://doi.org/10.1002/que2.78.Sanchez H. // Quantum Eng. 2021. V. 3 (4). P. e78. https://doi.org/10.1002/que2.78.Rabiee N., Ahmadi S., Soufi G.J., Hekmatnia A., Khatami M., Fatahi Y., Iravani S., Varma R.S. // Chem. Technol. Biotechnol. 2022. V. 97 (7). P. 1640–1654.Rabiee N., Ahmadi S., Soufi G.J., Hekmatnia A., Khatami M., Fatahi Y., Iravani S., Varma R.S. // Chem. Technol. Biotechnol. 2022. V. 97 (7). P. 1640–1654.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.