荧光碳点的合成及其应用研究进展

碳点(Carbon Dots,CDs)具有良好的体内外生物相容性、表面功能化、合成环境友好、成本低等优点,引起了国内外学者的广泛关注。本文对近年来碳点领域的研究进展,包括碳点的合成方法、性质和应用进行了总结和归纳。尤其是碳点在生物成像、光催化、电催化、发光二极管(LEDs)等领域的应用,并对碳点未来的研究方向进行了展望。     

基于绿色天然物质合成荧光碳点及其性质和应用综述

由于荧光显微技术、激光技术和纳米技术的快速发展,荧光纳米材料在生物医药研究和应用方面也越来越重要。传统的荧光材料包括小分子、共轭聚合物等,被广泛应用于生物成像、生物标记诊断、荧光检测等领域。20世纪,随着纳米科学的出现,一种新型的荧光材料——量子点开始进入人们的视野。传统的量子点主要由Ⅱ-Ⅵ、Ⅲ-Ⅴ族元素组成(如Cd、Te等),故称为半导体量子点,由于传统半导体量子点的主体为半导体,在生物安全和环境污染方面存在隐患,从而限制了量子点的应用和发展。自2004年首次发现荧光碳点以来,碳点就一直受到国内外学者的广泛关注。碳点一般指尺寸小于10 nm,具有准球形的结构,能稳定发光的一种纳米碳。与其他碳纳米材料相比,碳点具有独特的发光性质,即发光具有尺寸和波长依赖性。同时,碳点发光克服了有机染料发光不稳定、易光漂白等缺点。此外,碳点易制备且原材料来源广泛、价格低廉。碳点的细胞低毒性对于其在生物领域的应用至关重要,因此,受到了研究者的极大重视。由于碳点不含重金属元素,因此不具有无机半导体量子点的高毒性,可应用到生物成像以及荧光靶向定位领域。最近几年更是掀起了以绿色天然物质为碳源合成荧光碳点的研究热潮。合成此类碳点的优势在于其原料廉价、可再生,适合大规模制备,减少了与化学物质的接触,绿色环保。目前主要报道的原料集中在蔬菜、水果,植物花瓣和果实等,大部分天然物质均含有糖类、蛋白质等成分,从而在合成过程中自我钝化形成异元素掺杂碳点,使其光学性能优异并被广泛应用。但目前报道的此类碳点发光主要集中在短波长且荧光量子产率较低,发光机理尚未明确。本文基于绿色天然物质合成的荧光碳点的最新研究进展,总结了此类碳点的主要合成方法、表征方法、性质以及在离子传感、生物传感与检测、生物成像等领域中的应用,分析总结了此类碳点的优点和缺点,最后展望了基于绿色天然物质合成的荧光碳点在药物载体及药物传递、靶向治疗疾病等研究领域的发展方向。     

氮掺杂碳量子点的合成、表征及其在细胞成像中的应用

以葡萄糖和甘氨酸为混合碳源,在较低温度下经水热法一步合成了氮掺杂的荧光碳量子点(N-CQDs),然后对氮掺杂碳量子点的形貌、结构、组成、光学性质和细胞毒性进行了表征,最后将其应用于细胞成像。实验结果表明,对碳量子点进行氮掺杂能有效提高其荧光量子产率,其荧光增强是由于表面形成了大量强供电子基团,当葡萄糖和甘氨酸的质量比为2∶1时能获得最高为6.57%荧光量子产率。氮掺杂碳量子点还具有水溶性好、粒度均匀、优异的光致发光性质、低的细胞毒性、多波长成像等诸多优点,有望作为荧光探针应用于细胞成像等领域。     

荧光碳量子点的制备与进展

近年来,碳量子点作为一种新型的纳米材料,具有低细胞毒性、强荧光性、良好的生物相容性以及制备方法简单等特点,在生物传感、药物传递、细胞成像以及分析检测等领域具有潜在的应用价值,而受到人们的广泛关注。在此综述了碳量子点的制备方法、性质以及应用等,并对其发展前景进行了展望。     

纳米近红外荧光技术在活体成像上的应用

活体荧光成像是用灵敏照相机来探测活的小动物整个身体中的荧光团的荧光发射。传统光学探测方法中由于光子在检测过程中的快速衰减,以及活体组织对可见光信号的强吸收,导致检测灵敏度极低,很难达到应用的要求。近几年来,纳米近红外光技术的出现提高了生物组织渗透深度,降低了自发荧光,从而使活体成像的灵敏度得到极大的提高。总结了一系列纳...     

碳量子点的合成、性质及其应用

碳量子点(CQDs,C-dots or CDs)是一种新型的碳纳米材料,尺寸在10nm以下,具有良好的水溶性、化学惰性、低毒性、易于功能化和抗光漂白性、光稳定性等优异性能,是碳纳米家族中的一颗闪亮的明星。自从2006年[1]报道了碳量子点(CQDs)明亮多彩的发光现象后,世界各地的研究小组开始对CQDs进行了深入的研究。最近几年的研究报道了各种方法制备的CQDs在生物医学、光催化、光电子、传感等领域中都有重要的应用价值。这篇综述主要总结了关于CQDs的最近的发展,介绍了CQDs的合成方法、表面修饰、掺杂、发光机理、光电性质以及在生物医学、光催化、光电子、传感等领域的应用。     

荧光碳量子点的制备及其在生物医用领域的研究进展

近年来,碳量子点(CQDs)因具有尺寸可控、易于修饰、低毒性、优异的水溶性及生物相容性等优点吸引了生物医学领域科学家的广泛关注。重点综述了CQDs的制备方法、表面修饰及在生物医用领域的最新进展,总结和展望了CQDs在未来制备中需要解决的问题和研究方向。     

绿色荧光碳量子点的细胞成像研究

以葡萄糖为碳源,采用一步超声法制备氮掺杂碳量子点,并进行海拉(Hela)细胞成像研究。所获得的氮掺杂碳量子点平均粒径3.3nm,并具有良好的水溶性、光致发光特性。氮掺杂碳量子点具有低细胞毒性,在氮掺杂碳量子点浓度为1mg/mL条件下,Hela细胞的存活率高于90%,在浓度高达5mg/mL条件下,Hela细胞的存活率仍高于60%。     

碳量子点的生物应用:成像、载药与毒性

碳量子点作为一种新型的纳米材料,具有荧光性能优异、尺寸小、毒性低等诸多优势,因而具有良好的应用前景,尤其在生物医学领域有突出的应用价值,近年来引起了科研者们的广泛关注。在介绍碳量子点光学性质的基础上,重点综述了碳量子点在生物成像、诊疗剂应用及碳量子点生物毒性等方面的最新研究进展,并探讨了碳量子点未来的发展方向和前景。     

荧光碳点的合成、发光机制、固态发光及其在WLEDs中的应用（英文）

荧光碳点（CDs）作为一种尺寸小于10 nm的新型碳质纳米材料,因其优异的荧光调谐性、良好的生物相容性以及来源广泛和成本低廉等优点而受到了广泛的研究。此外,由于CDs制备工艺简单、性能优异,在光学传感、能源、生物医学成像、白光发光二极管（WLEDs）等领域均有广泛的应用。近年来,大量的CDs基固态光致发光材料被开发出来并应用于WLEDs领域。基于目前的研究,本文首先对CDs的合成策略进行了简要综述,随后详细介绍了CDs的光致发光机理和实现固态光致发光的方法,并且对CDs应用于WLEDs领域的最新进展进行了总结。最后,讨论了目前CDs研究面临的问题与挑战。     

生物质碳点荧光材料在生物医药领域中的应用

荧光材料由于具有特殊的光学性质,在生物医学、生物成像和荧光传感等相关领域有广泛的应用。与传统的荧光剂相比,纳米荧光材料具有稳定性好、荧光强度高等优点。然而,传统的荧光纳米材料通常含有重金属,使其在生物医药领域中的应用受到限制。生物质荧光碳点作为一种新型的荧光碳纳米材料,因具有优异的生物相容性、化学惰性、荧光可调节性,在生物医药、生物传感、荧光成像等多个领域展现出应用潜力。但是,目前生物质碳点应用于生物医药领域的综述文献相对较少。因此,本文总结了不同天然产物制备碳点的绿色合成方法,对碳点的荧光机理进行了分析和归纳,重点阐述了碳点在生物传感、生物成像、药物载体、生物抗菌剂等生物医药领域的应用研究,讨论了存在的问题,并对碳点在该领域的发展方向进行了展望。     

荧光碳量子点:合成、特性及在肿瘤治疗中的应用

碳量子点是一种以碳元素为主要成分的新型荧光碳纳米材料。碳量子点是纳米材料的一员,具备纳米材料所共有的表面和界面效应,因而表面非常活跃,易于功能化修饰;纳米材料具有小尺寸效应和量子尺寸效应,使得碳量子点具有优异的荧光性能,荧光量子产率高、稳定性强、光谱可控;另外,碳量子点的水溶性优良,碳元素的构成保证了碳量子点的低细胞毒性和良好的生物相容性,极小的粒径和分子量也有利于其在生物体内的应用。这些突出的性能使得碳量子点在肿瘤体外检测、体内成像、肿瘤靶向载体与治疗等领域中都有重要的应用价值。仅从肿瘤治疗方面而言,碳量子点在许多传统和新兴的肿瘤治疗方法中都有很多深层次的应用。纳米药物载体技术是大部分学者利用碳量子点来改善化学治疗过程最常用的手段。它是将纳米材料作为基本单元,通过物理和化学等手段将药物连接、吸附或者包裹在纳米材料上,利用载体的特殊性能来实现更好的抑癌效果。而碳量子点诸多的优良性能也使其在化学治疗过程中有非常多的应用,包括:(1)改善药物的水溶性,以提升治疗效果;(2)提高药物对病灶处的靶向性,降低对正常细胞的危害;(3)延长药物在人体内的滞留时间;(4)实现药物智能高效释放等。这些复合载药体系具有特异性、靶向性、定量准确、易吸收等特点,可以有效提高治疗效果。此外,碳量子点的光热转化特性、光致发光特性也使得其在光热治疗和光动力治疗等新兴治疗方法中有所应用。光热治疗提高了热疗过程中的安全性和高效性;碳量子点在光动力治疗应用中,可以显著改善光敏剂水溶性差、荧光量子产率低、光源穿透深度不够、癌变组织氧气供应不足等应用难题,为深层肿瘤治疗提供了研究思路。多种方式的协同治疗也可以将治疗效果提升至最大化。本文归纳了碳量子点的合成方法以及新的制备工艺的发展趋势,总结了碳量子点在肿瘤治疗中所具有的优良性能,并着重介绍了碳量子点在光动力治疗、光热治疗和化疗等肿瘤治疗领域中的前沿应用。     

桃花水热法一步合成水溶性荧光碳点

以桃花为碳源,通过水热法一步合成水溶性荧光碳点。探究了水热温度、水热时间和桃花添加量等因素对碳点荧光性能的影响。分别用紫外吸收光谱(UV)、荧光发射光谱(PL)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)、红外吸收光谱(FTIR)和拉曼光谱(RAMAN)表征了碳点的光学性质、分散性及表面结构等情况。制备的碳点,尺寸集中分布在4.4±0.8nm的直径区间,在水中有非常好的分散性。碳点溶液在紫外灯照射下可以发出明亮的蓝色荧光,且具有较高的荧光量子产率(26%)。本文还讨论了该方法制备碳点的荧光机理。     

甘蔗水热法一步合成水溶性荧光碳点

以甘蔗为碳源,通过水热法一步合成平均粒径为1.2~3.7nm的水溶性荧光碳点。探究了水热温度、水热时间、甘蔗添加量和pH等因素对制备碳点的影响。得到的碳点具有明亮的蓝色荧光,表现出激发依赖的荧光特性。研究表明碳点表面带有-OH、C=O和-COOH等官能团,存在sp3杂化和sp2杂化两种碳原子。还提出了一个该方法合成碳点的可能的机制。     

一步法合成特异性pH响应碳量子点及其发光机理研究

本研究利用溶剂热反应, 以柠檬酸为碳源, 甲酰胺和水为混合溶剂, 一步合成氮掺杂碳量子点。研究表明, 所制备的氮掺杂碳量子点具有良好的水溶性和明亮的蓝光发射, 以及典型的依赖于激发光的荧光发射特性。特别的是, 该碳量子点显示出不同于普通碳量子点的、独特的pH响应行为, 除了具有传统的荧光强度随着pH变化的响应行为外, 还表现出在碱性条件下, 产生新的不依赖于激发光的红光发射的性能。通过系统研究碳量子点在不同碱性环境和不同羟基含量溶液中的荧光特性, 结合拉曼光谱、红外、XPS等表征, 分析其化学组成与表面态分子, 探讨了其发光机制, 证实这种特异性pH响应行为是由于在强碱性环境中含有的大量氢氧根结合在碳量子点表面, 从而改变碳量子点的表面状态, 形成新的稳定的发光中心。最后, 通过细胞毒性实验及细胞成像分析表明, 所获得的碳量子点具有低细胞毒性, 并可作为荧光探针应用于细胞成像, 显示其在生物成像领域的潜在应用价值。     

荧光碳点的制备和性质及其应用研究进展

荧光碳点是继碳纳米管、纳米金刚石和石墨烯之后,最受关注的碳纳米材料之一。与传统半导体量子点相比,碳点具有优异的荧光性能、小尺寸特性、良好的生物相容性、低毒性以及表面易于化学修饰等特点,在环境检测、生物成像、药物载体、光催化及电催化技术等领域具有很好的潜在应用价值。总结了碳点合成方法、结构与性能及应用面进展,剖析了目前制约碳点应用发展的瓶颈问题,并展望了其未来的研究发展重点方向。      

荧光碳点的合成、性能及其应用

碳点(Carbon dots,CDs)是指粒径一般小于10 nm的新型荧光碳纳米材料,与传统的量子点相比,具有制备简单、原料来源丰富、低细胞毒性、良好的水溶性和生物相容性、易于功能化改性、价格低廉、容易大规模合成等特性.由于其优越的性能,碳点在电化学分析和生物传感、荧光成像、药物传递、光电催化、发光器件、环境能源等领域...     

酪蛋白荧光碳点的合成及其在Hg(Ⅱ)检测中的应用

以酪蛋白为原料,氨水为修饰剂,双氧水为氧化剂,采用水热法合成荧光碳点。经紫外、红外光谱、荧光和X射线衍射表征,荧光量子产率为15.1%,最大激发波长为340nm,最大发射波长为440nm。该荧光碳点在水溶液中对Hg(Ⅱ)具有专一识别作用,对Hg(Ⅱ)测定的线性范围为(0.6~10)×10-6 mol/L,线性方程为y=-0.03232x+0.99898,线性相关系数R=0.99862,检出限为3.8×10-8 mol/L。基于此荧光碳点建立了一种快速、有效检测Hg(Ⅱ)的新方法。