نقطة كمومية
التطبيقات > علم الأحياء

تستخدم العديد من أنواع الصباغ العضوية في مجال التحليل البيولوجي الحديث. على الرغم من ذلك، فمع مرور كل عامٍ جديدٍ، يُطلب من مثل تلك الصباغ مزيداً من المرونة، كما أن الصباغ التقليدية ليست بقادرةٍ على تلبية تلك التوقعات. وتحقيقاً لهذه الغاية، شغلت النقاط الكمومية هذا الدور، حيث وُجِدَ أنها تتفوق على الصباغ العضويوة التقليدية في العديد من النواحي، ولعل إحداها والأكثر وضوحاً حالياً يتمثل في بريقها (بسبب معامل الإخماد المصاحَب للعائد الكمي المقارن بالصباغ الفلورية ) بالإضافة إلى خاصية ثباتها واستقرارها (مما يسمح بتبييضٍ ضوئيٍ أقل بكثيرٍ). وكان قد قُدِّرَ أن النقاط الكمومية أكثر بريقاً 20 مرةً وثباتاً 100 مرةً من مراسلي الفلوسنت التقليديين (بالإنجليزية:  traditional fluorescent reporters)‏. ولتتبع الجسيم المفرد، يمثل الوميض غير المنتظم للنقاط الكمومية عيباً طفيفاً.
هذا وقد شَهِدَ استخدام النقاط الكمومية في التصوير الخلوي عالي الحساسية تقدماتٍ رئيسيةٍ خلال العشر أعوامٍ الماضية. حيث يسمح الثبات الضوئي للنقاط الكمومية على سبيل المثال بالحصول على مجموعةٍ من الصور المتتالية بؤرية المستوى والتي يمكن إعادة بنائها كصورةٍ ثلاثية الأبعاد عالية الدقة. نموذجاً آخراً للتطبيقات المستفيدة من خاصية الثبات الضوئي الفريد لمسبار النقاط الكمومية يتمثل في التتبع الحقيقي الوقت للجزيئات والخلايا عبر فتراتٍ ممتدةٍ من الزمن. كما يمكن استخدام الأجسام المضادة، streptavidin،  الببتيدات،  أبتاميرات (بالإنجليزية: aptamer)‏ الحامض النووي،  بالإضافة إلى مرتبطات الجزيئات الصغيرة لاستهداف النقاط الكمومية لبروتينات محددة على الخلايا. كما استطاع الباحثون مراقبة النقاط الكمومية في الغدد الليمفاوية للفئران لأكثر من أربعة أشهرٍ.
كما تم استخدام نقاط أشباه الموصلات الكمومية في عملية التصوير الحيوي (في الحيوية) للخلايا قبيل تصنيفها. هذا ومن المتوقع أن تمثل القدرة على تصوير هجرة الخلية الفردية في الوقت الحقيقي أهميةً خاصةً في العديد من مجالات الأبحاث ومنها تخليق الأجنة، سرطان النقيلة، علاجات الخلايا الجذعية، ومناعة الخلايا اللمفاوية.
أثبت العلماء أن النقاط الكمومية أفضل من الطرق الموجودة حالياً في توصيل الرنا القصير المتداخل إلى داخل الخلية.
وقد أُجْرِيَت المحاولات الأولى لاستخدام النقاط الكمومية في استهداف الأورام السرطانية تحت شروط في الحيوية. وهنا تواجد مشروعين استهدافيين رئيسيين: الاستهداف المباشر والاستهداف غير المباشر. وفي مشروع الاستهداف المباشر، تقوم النقاط الكمومية بوظيفتها مع المواقع الملزمة للورم المحدد بهدف الارتباط والالتزام بخلايا الورم ذاتها. في حين يستخدم الاستهداف غير المباشر عمليتي النفاذ المعزز والاسترجاع للخلايا الورمية بهدف توصيل المجسات الكمومية. حيث نلاحظ أن لخلايا الأورام سريعة النمو أغشيةً أكثر نفاذاً من تلك الخلايا الصحية، مما يسمح بتسرب الجسيمات النانوية الصغيرة إلى داخل جسم الخلية. علاوةً على ذلك، تفتقر خلايا الأورام إلى نظام تصريف ليمفاوي فعال، والذي يؤدي إلى تجمع تتابعي للجسيمات النانوية.
ومن القضايا الباقية للمناقشة والمرتبطة بمجسات النقاط النانوية احتمالية التسمم الحيوي (في الحيوية). على سبيل المثال، تتسم البلورات النانوية لسيلينيد الكادميوم بأنها عالية السمية للخلايا المستنبتة تحت إضاءة الأشعة فوق البنفسجية. كما أن الطاقة الناشئة عن إشعاع الأشعة فوق البنفسجية تعد قريبةً من تلك الطاقة الكيميائية للرابطة التساهمية لبلورات سيلينيد الكادميوم النانوية. نتيجةً لذلك يمكن حل جسيمات أشباه الموصلات في عمليةٍ يُطْلَقُ عليها التحلل الضوئي (بالإنجليزية: photolysis)‏، بهدف إطلاق أيونات الكادميوم السامة إلى داخل التيار الوسيط. ومع غياب الأشعة فوق البنفسجية، على الرغم من ذلك، فقد وُجِدَ أن النقاط الكمومية ذات أغلفة البوليمر المستقرة غير سامةٍ بصورةٍ أساسيةٍ. إلا أنه ومرةً أخرى، فالقليل من المعلومات هو المتاح عن عملية إفراز (إخراج) النقاط الكمومية من الكائنات الحية. ومن ثم، فيجب أن تخضع مثل تلك الأسئلة وأسئلةٍ أخرى مرتبطةٍ بها للفحص والاختبار قبيل اعتماد تطبيقات النقاط الكمومية للأورام أو التصوير الوعائي للاستخدام السريري البشري.
هذا ويتم دراسة وبحث تطبيقاً آخراً متطوراً محتملاً من تطبيقات النقاط الكمومية والذي يتمثل في استخدام النقاط الكمومية كفلوروفورٍ غير عضويٍ للكشف عن الأورام داخل نطاق العمليات باستخدام مطيافية التألق الفلوري (بالإنجليزية: fluorescence spectroscopy)‏.