量子点是由无机材料组成的具有一定晶格结构的纳米粒子，一般具有尺寸依赖的光学性能，已被广泛应用于生物传感、生物成像等领域。然而发射光谱位于可见光区的量子点在应用上存在诸多问题，例如会受到生物组织中许多内源性物质的吸收散射从而影响其光学检测的结果。近红外区的能量不容易被生物组织吸收，且其背景荧光信号弱，采用近红外量子点进行检测成像具有更有效穿透组织，灵敏度高的特点，因此近红外量子点在生物传感、生物成像上的应用引起了广泛的关注。

　　miRNA是一类机体内源性表达的单链非编码小分子RNA，其长度约为18～25个核苷酸。成熟的miRNA通过与mRNA互补结合，在转录后水平抑制靶基因的表达，具有高度保守性，时序性和组织特异性等特点。miRNA已被发现在细胞凋亡、脂肪代谢、神经元发育、细胞分化、激素分泌等多种生理过程中起着重要的作用，同时包括癌症在内的多种疾病发生过程中也伴随着miRNA的表达量变化。因此miRNA已经被考虑作为一种新型的标志物用于疾病的诊断。

　　苏州医工所检验室缪鹏博士等开发出一种基于近红外量子点的逻辑门诊断系统，用于对多重miRNA分子信息进行分析。通过水热法合成硫化银量子点，并进行表面的DNA修饰（图1），接着通过界面设计，利用链置换反应成功构建miRNA的荧光检测方法（图2），可实现fM浓度的miRNA检测。通过多条DNA序列的设计，利用链置换反应原理完成两种或三种不同miRNA的分析，将其作为输入，成功实现了AND、OR门的逻辑运算。

　　以上工作得到了国家重大科研装备研制项目（ZDYZ2013-1）与国家自然科学基金（31400847）的支持，相关成果已发表（Anal. Chem. 2016, 88, 7567?7573）。



　　图1. DNA修饰的硫化银量子点合成示意图



　　图2. 基于硫化银量子点的miRNA荧光检测方法



　　图3. 双输入/三输入的AND、OR门设计



　　图4. 基于硫化银量子点荧光信号的逻辑门诊断系统真值表