Một trong những ứng dụng của của các chấm lượng tử huyền phù là đánh dấu huỳnh quang, bắt đầu được đưa ra vào năm 1998. Người ta chỉ ra rằng các chấm lượng tử huyền phù này có khả năng ổn định quang hơn hẳn các chất màu phân tử mà trước đây đã biết, phát xạ huỳnh quang hẹp hơn nhiều và cho một dải phổ hấp thụ liên tục. Các chấm lượng tử này lại có thể phát huỳnh quang ở vùng hồng ngoại gần, vùng trong suốt nhất đối với các phân tử máu, mà nếu là các phân tử hữu cơ thì huỳnh quang bị yếu đi rất nhiều. Các tính chất đó là kết quả của sự gia tăng các điện tử và lỗ trống được kích thích quang trong chất lỏng, do đó quang hóa ít đi, cơ bản cũng như các cặp điện tử - phonon yếu hơn trong các chất bán dẫn so với các vật liệu hữu cơ. Tất cả những tính chất nổi trội này, có được từ sự khảo sát những thay đổi bề mặt của các chấm lượng tử huyền phù, biến đổi cho chúng có thể tan được trong nước và đặc biệt là liên kết với các gốc sinh học để có thể hiện được ảnh. Các chấm lượng tử huyền phù ngày nay đã được thương mại hóa rộng rãi để đánh dấu sinh học và huỳnh quang protein.
Trong y sinh, đánh dấu huỳnh quang sử dụng trong việc hiện ảnh sinh học là mặt mạnh không thể không kể đến của các chấm lượng tử, các laser chấm lượng tử CdSe bơm quang [13].
Hình 1.21. Chấm lượng tử được đưa vào trong cơ thể chuột để đánh dấu huỳnh quang.
Hình 1.22 Chấm lượng tử CdSe có thể gắn với nhiều yếu tố sinh học để thực hiện việc theo dõi và nghiên cứu các đối tượng.
Khi các hạt nano bán dẫn được đính vào phân tử dược phẩm thì có thể quan sát được đường đi của dược phẩm đó nhờ quan sát màu sắc ánh sáng khi chiếu tia hồng ngoại vào những nơi cần theo dõi. Hoặc, người ta đính các hạt nano vào kháng thể (antibody) xem kháng thể bám vào Protein nào của tế bào ung thư, để xem hóa chất truyền thông tin như thế nào ở tế bào thần kinh… [13]. Bên cạnh những lợi thế đó, chúng ta biết rằng việc theo dõi các phân tử sinh học bằng phương pháp huỳnh quang đã có từ lâu, nhưng thực hiện bằng các chất màu hữu cơ thực tế là rất khó khăn và thiếu hiệu quả. Các chất màu hữu cơ có phổ phát xạ rộng, chỉ cho phép dùng một loại chất và bám theo được một loại phân tử. Nếu chúng ta cố gắng dùng nhiều chất màu để đồng thời theo dõi nhiều diễn biến một lúc thì càng trở lên khó khăn hơn vì không dễ gì phân biệt được các màu hỗn hợp mà vốn dĩ có phổ phát xạ rất rộng. Còn nếu như dùng tổ hợp các chấm lượng tử, theo kiểu đánh dấu mã vạch, có thể đánh dấu được rất nhiều đối tượng cùng một lúc. Ví dụ như khi dùng ba hạt nano phát xạ ở ba màu xanh, vàng và đỏ thì có thể tổ hợp thành từng nhóm mã vạch như: xanh, vàng, đỏ; xanh, xanh, đỏ; vàng, vàng, đỏ; ..v.v. rất cùng nhiều.