氮摻雜熒光碳點(diǎn)的合成及其在細(xì)胞成像和藥物分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、碳點(diǎn)（Carbon dots，CDs）作為一種新型的熒光碳納米材料以其優(yōu)異的光電性質(zhì)、良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)受到了人們的廣泛關(guān)注，在細(xì)胞成像及藥物分析等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用潛力。然而碳點(diǎn)在制備和應(yīng)用方面仍然存在一些主要問(wèn)題，比如碳點(diǎn)的發(fā)射波長(zhǎng)多在藍(lán)光區(qū)，且量子產(chǎn)率不高，這與生物體自身背景熒光十分相近且不利于在細(xì)胞中的成像。因此，研究者在提高碳點(diǎn)的量子產(chǎn)率以及拓寬其應(yīng)用方面面臨著巨大的挑戰(zhàn)。對(duì)此，本文從材料的篩選和碳點(diǎn)的制備出發(fā)，通過(guò)成功合

2、成具有不同特性的氮摻雜碳點(diǎn)，考察了其在細(xì)胞成像中的應(yīng)用，并進(jìn)一步構(gòu)建了一種藥物分析方法。論文的主要內(nèi)容概括為如下兩個(gè)部分：
　　(1)以甲硫氨酸為原料一步水熱法合成氮摻雜的碳點(diǎn)用于細(xì)胞成像。
　　本文選取甲硫氨酸為原材料，通過(guò)一步水熱法合成具有氮摻雜特性以及優(yōu)異的光學(xué)性質(zhì)的碳點(diǎn)。通過(guò)透射電子顯微鏡（TEM）表征顯示，該碳點(diǎn)為球形或類(lèi)球形狀，平均粒徑約為5nm；X射線電子光譜和傅里葉變換紅外光譜、拉曼光譜等表征結(jié)果得到該碳點(diǎn)主

3、要含有C、O、N和S四種元素，帶有羥基、羧基、氨基等官能團(tuán)，使得此碳點(diǎn)具有極好的水溶性。該碳點(diǎn)具有良好的光致發(fā)光性能，最大激發(fā)波長(zhǎng)與發(fā)射波長(zhǎng)分別位于330 nm和405 nm處。除此之外，它還具有抗光漂白性和良好的光穩(wěn)定性，使得在酸堿、高鹽濃度等條件下，其熒光強(qiáng)度幾乎不發(fā)生改變。該碳點(diǎn)以其低的細(xì)胞毒性以及良好的生物相容性，可以進(jìn)入細(xì)胞并充分地點(diǎn)亮整個(gè)細(xì)胞，具有用作生物成像試劑的潛能。
　　(2)以蠶絲為原料合成氮摻雜的高量子產(chǎn)率碳

4、點(diǎn)及其應(yīng)用研究
　　本文采用含氮量（18％）較高的天然蠶絲為原料，通過(guò)水熱法，一步合成了具有藍(lán)色熒光且量子產(chǎn)率高達(dá)61.1%的氮摻雜碳點(diǎn)。高倍透射電鏡和原子力顯微鏡表征結(jié)果顯示，該碳點(diǎn)粒徑分布均勻，平均粒徑為5.6nm，形貌為球形或類(lèi)球形。通過(guò)傅里葉變換紅外光譜、拉曼光譜、X射線衍射光譜等表征，證明該碳點(diǎn)含有C、N、O等元素，表面含有羥基、羧基、氨基等官能團(tuán)。在高鹽濃度以及絕大多數(shù)有機(jī)試劑仍可保持光化學(xué)穩(wěn)定性?；谔键c(diǎn)表面的羥基與

5、Fe3+間的相互作用可導(dǎo)致碳點(diǎn)熒光猝滅，從而建立了一種檢測(cè)Fe3+的方法。其次，還將碳點(diǎn)紡入電紡絲纖維膜，使碳點(diǎn)的應(yīng)用范圍得到了拓展，我們期望后續(xù)研究中可以將其用作固相傳感。最后，我們還將碳點(diǎn)與二氧化錳納米片構(gòu)成探針，通過(guò)發(fā)生能量轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)對(duì)谷胱甘肽的檢測(cè)。
　　通過(guò)以上兩部分的研究發(fā)現(xiàn)，以甲硫氨酸為原料合成出的碳點(diǎn)具有氮摻雜的特性，該碳點(diǎn)以其良好的發(fā)光性能，低細(xì)胞毒性被成功用于細(xì)胞成像，拓寬了合成碳點(diǎn)的原材料范圍。以蠶絲和檸檬酸為