鍺、氮原子摻雜碳點的可控合成及其在生化分析中的研究.pdf

1、碳點（carbon dots）一般是指粒徑小于10nm的碳納米材料。由于其獨特的光學(xué)性質(zhì)和優(yōu)良的生物相容性，碳點已經(jīng)成為超越熒光分子和量子點的材料，引起了無數(shù)研究者的關(guān)注，并且已被用于生物成像、分析檢測、光電催化，以及能量轉(zhuǎn)移等方面。然而，對于碳點的發(fā)光機理、不同光學(xué)性質(zhì)碳點的合成、以及在碳點表面引入不同的功能化基團的相關(guān)報道還較少。為了更好地了解碳點并開發(fā)其實用價值，我們應(yīng)該對這些方面進行更深入的研究與探討。本文合成了一系列用檸檬酸（

2、CA）作為碳源的碳點。在表征其發(fā)光性質(zhì)、探索其發(fā)光機制的基礎(chǔ)上，做了以下研究：
　?。?）將鍺摻雜的碳點作為一種新型熒光探針用于可視化動態(tài)監(jiān)視汞離子入侵細胞。
　　本文首次將檸檬酸與羧乙基鍺倍半氧化物分別做為碳源與鍺源，用一種簡單快速（15min）的碳化法合成了鍺元素?fù)诫s的碳點（GeCDs）。不同于大多數(shù)碳點的發(fā)射波長對激發(fā)波長的依賴，GeCDs的發(fā)射波長不依賴激發(fā)波長。GeCDs具有細胞毒性低、生物相溶性好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的

3、特點。更重要的是，GeCDs能夠在金銀花露溶液或細胞溶液等極其復(fù)雜的環(huán)境中與汞離子特異結(jié)合。此外，GeCDs還可作為一種新型探針，用于在人喉癌細胞（HEp-2）中實時監(jiān)測汞離子入侵細胞的過程，以及可視化監(jiān)測汞離子引起的細胞重大生理變化。
　?。?）通過調(diào)節(jié)表面狀態(tài)可控合成具有不同光學(xué)性質(zhì)的氮摻雜的碳點
　　本文以檸檬酸與鹽酸胍為原料合成了一系列碳材料，其中一部分表現(xiàn)出發(fā)射波長依賴激發(fā)波長的性質(zhì)（EDE），另一部分表現(xiàn)出發(fā)射波

4、長不依賴激發(fā)波長的光學(xué)性質(zhì)（EIE）。同時，這些碳材料具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、對細胞的毒性低、生物相容性好的特點。通過對碳點表面狀態(tài)的調(diào)節(jié)，可以改變碳點的光學(xué)性質(zhì)（例如EDE，EIE，熒光量子產(chǎn)率等）。對實驗數(shù)據(jù)的分析表明，碳點表現(xiàn)出不同光學(xué)性質(zhì)的原因在于表面狀態(tài)的差異。如果碳點表面被鹽酸胍完全鈍化，碳點表現(xiàn)為EIE特征，量子產(chǎn)率可以高達60.5％。如果表面鈍化程度低，碳點表現(xiàn)為EDE特征。分析還發(fā)現(xiàn)，汞離子可以與這些碳點特異性地結(jié)合，致使碳