碳點的制備及其生物成像與生物檢測應(yīng)用.pdf

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1、第28卷第2期鹽城工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)Vo1．28No．22015年06月JournalofYanchengInstituteofTechnology(NaturalScienceEdition)June．2015doi：10．16018／j．cnki．cn32—1650／n．201502010碳點的制備及其生物成像與生物檢測應(yīng)用陳卓，劉國良，王偉(1．安徽理工大學(xué)化學(xué)化212學(xué)院，安徽淮南232001；2．鹽城工學(xué)院化學(xué)化工學(xué)院，江蘇鹽城224051)摘要：碳點(CDs)作為一種新的含碳熒光納米粒子，由

2、于其良好的生物相容性引起了廣泛的關(guān)注。碳點不僅被用于生物成像探針，還被用來作為生物傳感探針。目前，碳點的合成、結(jié)構(gòu)與性質(zhì)、熒光機理以及對生物相容性和生物應(yīng)用的評價等方面都有了很大的進(jìn)展。從碳點的合成方法、熒光性質(zhì)以及在生物成像和生物檢測應(yīng)用方面進(jìn)行了概述，重點闡述了碳點用于熒光比率傳感的設(shè)計與構(gòu)建，并對碳點研究的發(fā)展方向和應(yīng)用前景進(jìn)行了評述與展望。關(guān)鍵詞：碳點；熒光探針；生物成像；生物檢測；傳感；綜述中圖分類號：0657．34文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1671—5322(2015)02—0049—10在生命科學(xué)

3、體系中，許多基本生命活動過程等)由于其獨特的光學(xué)性質(zhì)成為目前研究的熱的研究依賴于對生物分子間以及生物分子與一些點。碳點作為碳納米材料的一種，是最有希望替離子或小分子相互作用做出快速、靈敏、可靠和可代QDs的納米材料J。碳點的尺寸一般小于1O重復(fù)的檢測?。如今社會，隨著人們對健康以及nm，具有尺寸和激發(fā)波長可調(diào)的熒光性質(zhì)。碳點疾病診斷和治療的關(guān)注度逐漸增加，對這些物質(zhì)不僅具有良好的熒光性和耐光漂白性，還具有很檢測的關(guān)注也隨之增加。但是生命體系的多樣性好的水溶性、低細(xì)胞毒性以及良好的生物相容性。和復(fù)雜性，使得對這

4、些物質(zhì)的檢測也面臨著挑戰(zhàn)。碳點的這些特性使其逐步取代傳統(tǒng)重金屬量子點熒光檢測法由于靈敏度高、選擇性好、操作性強等在生物領(lǐng)域如細(xì)胞標(biāo)記、生物成像與檢測、藥物釋優(yōu)點成為對這些物質(zhì)進(jìn)行檢測的重要手段之一。放等方面的應(yīng)用。此外，熒光領(lǐng)域有多樣的熒光發(fā)色團(tuán)可供選擇，如1碳點的制備熒光納米粒子，包括量子點(QDs)、金屬團(tuán)簇、染料修飾的納米粒子和稀土材料粒子，這些熒光發(fā)到目前為止，碳點的合成可分為：自上而下和色團(tuán)受到相關(guān)領(lǐng)域特別是生物領(lǐng)域的日益關(guān)切而自下而上兩種路線。自上而下合成路線主要是通快速發(fā)展。在過去的10年，對這

5、些熒光物質(zhì)的研過激光消融、電化學(xué)氧化大塊石墨烯碎片初始物究和開發(fā)重點主要集中在生物檢測和生物成像方的方法制備碳點；自下而上合成路線主要是通過面J，尤其含cd的量子點(如CdSe，CdTe等)冷凝和碳化前驅(qū)體來制備碳點，其方法主要有熱已經(jīng)被證明在電磁波譜的可見范圍內(nèi)具有極高的解法、微波輔助法和水熱法3種。量子產(chǎn)率和尺寸可調(diào)發(fā)射的性能_4J。不過，可1．1自上而下合成碳點惜的是，QDs合成一般都需要重金屬(例如鎘、鉛1．1．1激光消融法等)，這些重金屬會對環(huán)境有潛在危害，并且它們Sun等¨發(fā)明了激光消融法并成功運

6、用此的持久毒性限制了在生物體內(nèi)的應(yīng)用。出于這些法將碳靶材等合成制得碳點，方法如下：首先將石考慮，研究者轉(zhuǎn)向?qū)ふ倚再|(zhì)溫和的量子點以代替墨粉和粘土混合物通過烘烤、成型、退火三步熱處QDs，從而對環(huán)保、低毒的熒光納米粒子的研究產(chǎn)理制得碳靶材，然后采用Q開關(guān)Nd：YAG(1064生了很大的興趣。nm，10Hz)激光器消融，得到不同尺寸的碳納米碳納米材料(如碳納米管、富勒烯、石墨烯顆粒初產(chǎn)物，再將初產(chǎn)物置于2．6mol／L的硝酸收稿日期：2015—03—15作者簡介：陳卓(1991一)，女，江蘇宿遷人，碩士生，主要研究

7、方向為光化學(xué)傳感。鹽城工學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)第28卷1．2．2微波輔助法達(dá)80％[。微波因能集中高效的能量并節(jié)約反應(yīng)時間，2影響碳點熒光性質(zhì)的因素而吸引了研究者對微波輔助法合成碳點的廣泛興趣。Chowdhury等用微波輔助法以殼聚糖凝膠碳點最顯著的特點是它的熒光性能，碳點的為碳源合成了碳點，通過動態(tài)光散射(DIS)法測熒光性能使其在生物成像和生物檢測等方面應(yīng)用得其粒徑為0．6—8．7nm。該碳點熒光性能表現(xiàn)廣泛。目前，雖然碳點的熒光機理仍未研究透徹，為：當(dāng)激發(fā)波長從300nm逐漸增加到400nm時，但已有的

8、研究表明：量子限域效應(yīng)、原子結(jié)構(gòu)／含碳點的發(fā)射波長逐漸紅移，相應(yīng)的熒光強度逐漸氧基團(tuán)、自由的彎折位置和／或邊緣缺陷等與碳點減弱。Safavi等L3以離子液體OPPF6作為前體，的熒光性能有關(guān)，該方面的理論已被大多數(shù)研究用微波方法合成了碳點。在合成過程中，將與水者認(rèn)同。不混溶的OPPF6離子液體置于試管內(nèi)，放在微波2．1碳點尺寸對其熒光性能的影響爐里于450W下加熱2rain左右，離子液體逐漸較大的碳