什么是量子点?我们为什么用茶叶制作它们?

它们无处不在——它们还可以治疗癌症。

它们非常微小,能够以有用的方式反射和吸收光线,并且越来越多地出现在我们的生活中:量子点。这些听起来很奇特的纳米颗粒,之所以被称为“量子”,是因为它们的尺寸极小,具有多种商业应用,从传感器和太阳能电池,到电视和手机充电器。它们也用于医学领域,在那里——除此之外——它们可以帮助医生探查体内的癌症,并将药物输送到需要的地方,同时希望不伤害周围的细胞。

然而,尽管量子点听起来像魔法,但制造它们的过程——以及它们的原材料——却对工人及其周围环境造成了真实的伤害。一种常见的制造点的方法是使用一种称为“胶体合成”的方法,在单独的介质中进行合成。可以想象成浑水:点就是泥土颗粒,稳定剂是水,尽管这种方法比制作泥土要复杂得多。这种介质通常由有害的生化物质组成。

来自英国和印度一个科学团队的新研究表明,可以使用茶叶产业的废弃物来制造量子点。该研究的通讯作者Sudhagar Pitchaimuthu表示,全球生产的茶叶作物中,约有三分之一没有被用于制作饮用茶。Pitchaimuthu是斯旺西大学的研究员,他大部分时间都在寻找目前被浪费的新型化合物,比如这些茶叶,并研究如何将它们用于制造新产品,而不是仅仅送往垃圾填埋场。

该团队使用茶叶提取物作为稳定介质来制造镉量子点。Pitchaimuthu说:“反应后,我们没有去除茶叶提取物”,因此茶叶提取物的一些有益部分保留在了量子点中。然后,他们测试了这些茶叶量子点,以确定其抗菌性能、在生物成像中的应用,以及它们是否能抑制癌细胞的生长。

他们的发现很有希望:Pitchaimuthu表示,在论文中被称为“绿色”量子点的这些材料具有潜力。研究表明,它们适合用于生物体内,例如作为关节植入物的抗菌涂层,以及在扫描中使用时能提供优于平均水平的图像,并且出乎意料的是,它们能够损伤甚至杀死癌细胞。最后一个特性是因为这些点能够渗透到细胞的微小孔隙中,称为纳米孔。Pitchaimuthu推测,这种能力可能与茶叶提取物颗粒有关。

他还表示,提取物也可能是这些量子点在扫描中发出比其他量子点好约200纳米的光的原因。但茶叶提取物为何似乎能实现其中一些功能,仍然知之甚少,这将是合作者下一项研究的重点:目前,这篇论文讨论了如何使用茶叶提取物生产量子点以及它似乎具有哪些有益的性质。

这项工作是一项更大努力的一部分,旨在制造更环保的量子点。尽管它们是使用茶叶提取物制造的,但这些量子点,像大多数其他量子点一样,包含重金属,主要是镉,这对所有活细胞都有毒性。这意味着制造过程对工人和环境都不利。Pitchaimuthu说:“如果我们能走向无镉点方向,那就太好了”——尤其是如果我们能用目前被浪费的材料来制造这些点,比如多余的茶叶。

伊利诺伊大学的化学家Dmitri Talapin(未参与该研究)表示,量子点最大的毒性问题“并非来自生产方法,而是来自材料本身”。他认为,使用茶叶提取物生产量子点并非革命性的,尽管这是朝着制造更具环境责任感的点迈出的有趣一步。

他表示,量子点凭借其广泛的工业和医学应用,“可以说是纳米技术的首次商业化成功应用”。但行业是否能使其环保,仍有待观察。

 

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