Einleitung

Die auf Quantenpunkten basierende Gewebebildgebung ist eine wichtige Bildgebungstechnik und hat sich aufgrund ihrer herausragenden optischen Eigenschaften als vielversprechendes Werkzeug in verschiedenen Arten der Brustkrebsforschung erwiesen. Brustkrebs ist weltweit eine der häufigsten Krebsarten bei Frauen. Brustkrebs ist eine äußerst heterogene Erkrankung mit unterschiedlichem biologischem Verhalten bei Brustkrebspatientinnen im gleichen Stadium. Die optische Bildgebung ist die beste Methode zur Erkennung und Darstellung von Lymphsystemen bei Brustkrebs. Krebsbildgebung, einschließlich makroskopischer Krebsbildgebungsverfahren (Magnetresonanztomographie, (MRI) und mikroskopische Krebsbildgebungstechniken (Immunfluoreszenz) spielen eine entscheidende Rolle bei der Krebserkennung, Krebsbehandlung, Prognosebewertung und Überwachung des Krankheitsverlaufs. Die herkömmlichen bildgebenden Verfahren eignen sich nicht für die Erfassung spezifischerer und einzigartigerer Informationen Brustkrebs BiologieIn der Krebsdiagnose werden modernste bildgebende Verfahren dringend benötigt, um mehrdimensionale Informationen klar und präzise darzustellen. Die optisch basierte Nanopartikel-Bildgebung ist ein wichtiger Zweig der Nanotechnologie, wie beispielsweise die auf Quantenpunkten (QDs) basierende Bildgebung, die eine vielversprechende potenzielle Anwendung in der Krebsforschung bietet. Diese optischen Vorteile der QDs-basierten Bildgebung wurden in der Krebsforschung umfassend genutzt.

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Eigenschaften von Quantenpunkten (QDs)

Bei den meisten QDs handelt es sich um nanokristalline Halbleiter mit Kerngrößen im Bereich von 2 bis 10 nm, die aus zwei Arten von Atomen der Elemente II. und VI. Gruppe des Periodensystems der Elemente bestehen. Wenn QDs durch Licht mit hoher externer Energie angeregt werden, wird das interne Elektron der QDs von seinem Grundzustand auf ein höheres Niveau angeregt, und das Hochelektron entspannt sich und kehrt während des gesamten Prozesses der Photonenemission in den Grundzustand zurück. Fluoreszenz erzeugen. Die Bandlückenenergie ist die Mindestenergie, die erforderlich ist, um ein Elektron aus seinem Grundzustand auf ein höheres Niveau anzuregen. Sie hängt von der Größe des Komplexes ab. je größer die Größe, desto kleiner die Bandlücke. QDs haben die Vorteile einer schmalen Emission und eines breiten Anregungsspektrums; Aufgrund der geringen Größe könnte sich das gesamte Quantenpunktteilchen wie ein einzelnes Molekül verhalten, wobei die Atome gleichzeitig Licht anregen und emittieren und eine hohe Signalintensität in Form einer starken Fluoreszenz erzeugen.

Biomarker-Interaktion von Quantenpunkten

Es stehen herkömmliche Methoden zur Verfügung, um jeweils eine einzelne Biomarker-Information zu erhalten, wie z. B. Immunfluoreszenz, Immunhistochemie und Western Blot. Diese Methoden haben einen gemeinsamen Nachteil: Sie können keine quantitativen In-situ-Informationen zusammen mit morphologischen Merkmalen für mehrere Biomarker erhalten. Die Entwicklung der QDs-basierten Multiplex-Bildgebung zeigt ein enormes Potenzial für die In-situ-Multiplex-Bildgebung, um die Wechselwirkungen verschiedener Moleküle aufzudecken. QDs-basierte Multiplex-Bildgebung wurde auch verwendet, um gleichzeitig die dynamischen Wechselwirkungen zwischen Biomarkern in der Tumormikroumgebung und Krebszellen aufzudecken. Mit dem Aufkommen der Biologie wurden viele prognostische Biomarker entdeckt, die in Brustkrebsklumpen verborgen sind. Die genaue Quantifizierung und spezifische Kennzeichnung dieser prognostischen Biomarker sind die Schlüsselverfahren zur Beurteilung der Brustkrebsprognose. QDs-basierte Bildgebung und quantitative Spektralanalyse von Biomarkern für Brustkrebs wurden entwickelt und zeigten Korrelation und Konsistenz bei besserer Bildqualität und Empfindlichkeit. QDs-Die bildbasierte Bildgebung war genauso informativ und nützlich wie die Analyse mehrerer Gene zu geringeren Kosten. Quantenbasierte Bildgebungsmethoden könnten für klinische Anwendungen ein größeres Potenzial haben als Multi-Gen-Assays, insbesondere in Entwicklungsländern, in denen die Multi-Gen-Analyse für Patienten teuer ist. Diese Studien zeigten, dass QDs-basierte Multiplex-Bildgebung eine vielversprechende Strategie für eine genauere Diagnose der Pathologie sein könnte.

Quantenpunktbasierte Bildgebung zur Erkennung von Brustkrebs

Die frühzeitige Erkennung und gezielte Bildgebung von Metastasen bei metastasiertem Krebs, der Hauptursache für Krebssterblichkeit, könnte dazu beitragen, eine wirksame Therapie einzuleiten, um die Prognose und Krebsbehandlung von Brustkrebspatientinnen zu verbessern. Mit den derzeit verwendeten bildgebenden Verfahren ist eine Früherkennung schwierig, da diese bildgebenden Verfahren einen Tumor nur dann erkennen können, wenn die Tumorzellen zu einer normalen Gewebestruktur heranwachsen. Die QDs-basierte Bildgebung könnte dazu beitragen, eine frühere Erkennung durch Bildgebung von Krebstumorzellen zu erreichen, sogar einzelner Tumorzellen in vivo. Eine frühe Metastasendiagnose, die lange vor der Entwicklung einer offensichtlichen Metastasierung erfolgt, wird als Mikrometastasierung bezeichnet. Eine solche Mikrometastasierung liegt im Durchmesserbereich von 0.2 bis 2.0 mm und gilt heute als wichtiger Prognosefaktor für Brustkrebs. Aufgrund der geringen Auflösung können herkömmliche Bildgebungsverfahren solche Mikrometastasen nicht erkennen. Im Gegensatz dazu könnten QDs aufgrund ihrer starken Fluoreszenzintensität und hohen Photostabilität so konzipiert werden, dass sie Nichtzielgewebe von seltenen Zielzellen unterscheiden. Ein weiterer wichtiger Vorteil der QDs-basierten Bildgebung für die Mikrometastasierung von Brustkrebs besteht darin, dass sie aufgrund ihrer starken Zielbildgebung und starken Fluoreszenz schnell zwischen kleinen Metastasen und komplexen Nicht-Tumorgeweben unterscheiden kann.

Einschränkungen:
? Es gibt einige schwerwiegende Einschränkungen, darunter inhärente Toxizität, schlechte Biokompatibilität und das Fehlen einer Multiplex-Bildgebung.
? Die derzeit verwendeten Quantenpunkte enthalten Schwermetallelemente wie Cd, As, Pb, Te und Hg, die potenziell schädliche Auswirkungen auf lebende Systeme haben. Der Schwermetallkern von QDs könnte sowohl in vitro als auch in vivo den Tod von Blastozysten bei Mäusen im Frühstadium auslösen.
? Die Analysesysteme sollten systematisch verbessert werden, um ihren Einsatz in der Krebsforschung weiter zu fördern.

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Referenz:

1. Wang LW, Peng CW, Chen C, Li Y. Quantenpunktbasierte Gewebe- und In-vivo-Bildgebung bei Brustkrebs erforscht den aktuellen Status und zukünftige Perspektiven. Behandlung von Brustkrebs. 2015 Mai;151(1):7-17. doi: 10.1007/s10549-015-3363-x. Epub 2015. April 2. PMID: 25833213; PMCID: PMC4408370.