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。     

氨基功能化荧光碳量子点的制备及对铜离子的检测

以柠檬酸作为碳源,聚乙烯亚胺(BPEI)作为修饰剂,经一步水热合成法,制备出一种具有高荧光强度的氨基功能化碳量子点(BPEI-CQDs)。所合成的荧光碳量子点在365 nm紫外光照射下呈现出明亮的蓝色荧光。通过透射电镜(TEM)观察发现,BPEI-CQDs在水中分散均匀,没有明显团聚现象,其平均粒径约为6.5 nm。拉曼光谱表明,修饰后的碳量子点表面缺陷程度增大。Cu~(2+)可与BPEI-CQDs表面的氨基结合形成铜胺络合物,进而导致碳量子点的荧光猝灭。在0~1μmol/L Cu~(2+)浓度范围内,BPEICQDs的荧光强度与Cu~(2+)浓度呈现出良好的线性关系,检测限可达8.7 nmol/L。     

碳量子点的合成和应用

近几年,碳量子点作为纳米碳材料中的一颗新星,引起了人们广泛的关注。碳量子点除了具有优秀的光学性质,还有良好的水溶性、低毒性、环境友好、成本低等优点。自从碳量子点被发现以来,人们发现了多种多样的合成碳量子点的方法,主要有电化学法、化学烧蚀法、激光法和微波法等。由于碳量子点具有许多优点,被广泛应用于很多领域,特别是在光催化、生物成像、化学传感等方面。本文介绍了碳量子点的主要合成方法和主要应用。     

新型氮掺杂碳点材料的合成及其光学性能

以β-环糊精为碳源,L-天冬氨酸为氮源,采用一步水热合成法制备了氮掺杂碳量子点(N-doped CDs),然后对N-doped CDs的组成、形貌、光学性质进行表征,并研究了不同氮掺杂含量和氧气对N-doped CDs光学性能的影响.研究结果表明,制备的N-doped CDs表面富含氧和氮元素,氮的掺杂能有效提高碳量子...     

碳量子点的制备与性能及其应用研究进展

碳量子点(CQDs)是一种零维荧光碳纳米材料,其尺寸一般低于10nm。由于其独特的荧光性质、光学稳定性、发射光谱可调性、低毒性和良好的生物相容性等优势,从而在化学与生物传感、光催化和防伪等领域起到了重要作用。综述了CQDs材料的合成方法、结构性质和在生物成像、化学传感、光催化和防伪领域的研究进展,并且对CQDs材料的发展进行了展望。     

碳量子点的合成、表面改性及应用研究进展

碳量子点(CDs)因其独特的物理或化学特性而被广泛应用于各领域。与传统半导体量子点相比,CDs的最大优点是低细胞毒性,高生物相容性,同时对环境友好。通过选择特定的合成或改性方法来获得满足应用条件的碳点,是研究人员的迫切需求。综述了CDs的自上而下和自下而上的各种合成方法并描述了其合成后的各种特性,其中自上而下法偏向于生产较大量的碳点,但尺寸和碳点形态难以控制。自下而上法能更好地控制碳点的尺寸及形状,但过程较为复杂耗时。再进一步探讨了CDs的表面改性包括表面钝化,表面功能化的研究进展。不同合成方法或改性方法制备的碳点特性具有较大差别,延伸出其在各方面的应用,包括细胞成像,荧光传感,药物递送,光催化,离子检测等。最后总结分析了碳点研究可进一步探索的方面,以期为碳点更深入的研究与更广泛的应用提供参考。     

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。     

CdSe与CdSe/ZnS量子点合成及稀土掺杂

在LSS(liquid-solid-solution)多相体系中制得了CdSe、CdSe/ZnS量子点和Eu掺杂的量子点。利用TEM、XRD、PL、EDS对产物进行了表征。TEM结果显示所得的量子点形貌规则、尺寸均匀。XRD结果显示CdSe/ZnS量子点呈六方晶系。PL结果对比表明,合适厚度壳层ZnS包覆后的CdSe量子点发光效率明显提高,发光峰的半高宽有大幅度提高,并分析了所得的结果。掺杂稀土元素Eu后,CdSe(Eu)量子点在红光区域产生了新的发光峰;而CdSe(Eu)/ZnS量子点在红光区域内没有出现发光峰,并阐明了这种现象的原因。     

石墨相氮化碳量子点的合成及在分析检测中的应用进展

作为一种非金属材料,石墨相氮化碳(g-C₃N₄)具有成本低、稳定性好、可修饰性强等优点,在光催化领域备受关注。与体相g-C₃N₄不同,零维结构的石墨相氮化碳量子点(CNQDs)不仅保留了g-C₃N₄的优点,还具有独特的量子限域效应和特殊的光电效应及良好的生物相容性,在化学检测、光电器材及生物医药等方面表现突出。系统介绍了CNQDs的主要制备方法,包括超声法、水热法、微波辅助溶剂热法、固相法、准化学气相沉积法等;基于CNQDs独特的荧光特性,重点介绍了CNQDs在Fe³⁺/Fe²⁺、Hg²⁺等金属离子,Cl^-,F^-,I^-,NO^-₂等阴离子,酚类、三聚氰胺等有机化合物及胆固醇、抗坏血酸、谷胱甘肽、核黄素等各类生物医药试剂的检测;最后,分析了CNQDs在检测领域目前面临的主要问题,并对将来...     

掺氮荧光碳量子点的制备及性能研究

以柠檬酸为碳源、对氨基苯甲酸为氮源,通过一步水热法制备了氮掺杂荧光碳量子点(N-CQDs),采用透射电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪、稳态瞬态荧光磷光光谱仪对其形貌、结构和光谱进行表征,研究了反应温度、反应时间、酸碱度对N-CQDs荧光性能的影响。结果表明：N-CQDs呈球形,具有良好的分散性;N-CQDs的荧光强度较碳量子点增强约17倍,N-CQDs最佳激发波长为404nm,最佳发射波长为480nm,说明氮的掺杂有助于碳量子点荧光强度的增强;反应温度为180℃、反应时间为6h,酸碱度为中性时,N-CQDs荧光强度最强。     

木质素碳量子点在防伪包装中的应用研究

目的 探索木质素碳量子点(CQDs)荧光油墨及其书写式标签、CQDs/聚乙烯醇(PVA)复合荧光薄膜在防伪包装中的应用潜力。方法 以木质素为碳源,采用一锅水热法得到未掺杂碳量子点O-CQDs和硫掺杂碳量子点S-CQDs,并以此为荧光填料,以乙醇、乙二醇和丙三醇的混合液为溶剂,制备荧光油墨及其书写式荧光标签和CQDs/PVA复合荧光薄膜,探索其荧光防伪性能。结果 硫掺杂木质素碳量子点油墨MS-CQDs及其书写标签、PVA复合薄膜在可见光下均无色,在365 nm紫外光照下则呈现强烈的淡蓝色荧光。结论 MS-CQDs书写式称量纸荧光标签及其与PVA的复合薄膜均具有良好的荧光性能,在荧光防伪领域具有良好的应用潜力。     

ZnO掺杂碳量子点的流动注射化学发光法测定甲硝唑(英文)

以活性炭为碳源,采用化学氧化结合ZnO包覆的方法制备新结构碳量子点,其稳定性好,荧光量子产率高。结果表明,甲硝唑对鲁米诺-高锰酸钾体系具有增敏作用,同时能有效猝灭碳量子点的荧光,以此建立化学发光法检测甲硝唑片含量。在最佳条件下,化学发光强度与甲硝唑的浓度呈良好的线性,其线性为7.5×10-4~2.5×10-8g/mL,线性相关系数r=0.9996,检测限CL=1.08×10-10g/mL。     

水溶性掺杂型CdZnTe量子点的制备及表征

以Zn离子为掺杂材料,L-半胱氨酸为稳定剂,采用高温高压的水热合成法制备出水溶性的掺杂型CdZnTe量子点,有效地减少了量子点表面的缺陷,降低了CdTe量子点的毒性,使得制备出的CdZnTe量子点的生物相容性良好,具有单分散性好、发射范围宽、量子产率高等优点,将会在生化检测及生物医学领域大有作为。     

樟子松基碳量子点的制备工艺优化

目的 将樟子松木材包装废弃物转化为荧光碳量子点,为实现废弃樟子松木材包装的高值化综合利用探索一条新途径。方法 以60目樟子松木材包装废弃物为碳量子点前驱体,分别以硫酸和乙二胺为硫和氮掺杂剂,在温度为200 ℃、时间为10 h的水热条件下合成樟子松基碳量子点。采用紫外可见光分光光度计、荧光分光光度计、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等表征手段,研究原材料配比对所制备樟子松基碳量子点物理结构、化学结构和光学性质的影响,并以碳量子点的荧光量子产率为评价指标,优化樟子松基碳量子点的制备工艺。结果 所得硫氮掺杂碳量子点呈规则球形,其平均粒径及粒径分布分别为4.30 nm和2.01~6.63 nm;当原材料配比为m(樟子松木粉)∶m(硫酸)∶m(乙二胺)=1∶1∶1时,合成的掺杂碳量子点的荧光最强、荧光量子产率最高。当樟子松木粉、去离子水、硫酸和乙二胺的质量比为1.250∶50∶1.250∶1.250时,掺杂碳量子点的荧光量子产率比未掺杂碳量子点的高约80倍。结论 将樟子松木材包装废弃物转化为荧光碳量子点,是实现废弃樟子松木材包装的高值化综合利用的新途径。     

碳量子点的一步合成及其发光性质的研究

本文采用油浴加热柠檬酸一步法合成碳量子点,用HRTEM透射电镜和FTIR红外光谱对其形貌和结构进行表征。研究该碳量子点的荧光性质,初步探讨了其发光的可能机理。实验结果表明,该方法合成的碳量子点粒径大小为3~5 nm,在360 nm处有一个很强的紫外吸收峰,最大激发波长和发射波长分别为365 nm和460 nm,其光学稳定性良好,在pH5.0~7.0范围内,碳量子点的荧光强度随pH的变化比较敏感。     

碳量子点作为生物相容性发光材料在再生医学方面的应用

碳纳米材料(CNMs)因在电子、光学、热和机械特性、多用途功能化化学上的作用而受到科学界的关注。由于碳纳米材料的固有疏水性,它们比金属基纳米材料更具有生物相容性和安全性。碳纳米材料(CNMs)可以通过疏水相互作用或π-π堆积来搭载相应的药物,用作高效的药物传递平台。近年来石墨烯、富勒烯、碳纳米管,碳量子点成为治疗癌症以及细胞内标记最广泛使用的碳纳米材料,并且可以通过共价或非共价修饰使这些碳纳米材料具有生物相容性。共价修饰是在其表面引入羟基、羧基或氨基,这些自由基与保护生物聚合物聚乙二醇(PEG)进一步结合,而非共价修饰是在CNMs上负载亲氨性分子。这些碳基纳米材料经过大量的研究证明不仅是各种生物大分子的良好负载载体,而且是很好的光敏剂。此外,许多理想的功能化基团可以被整合到CNMs上,用于肿瘤的主动靶向和归巢。由于CNMs固有的光学特性,许多研究者也对其在肿瘤细胞和干细胞成像的应用上进行了研究,并证明它们是未来生物成像中可靠的材料。在众多的碳基纳米材料中,碳量子点由于特殊的零维结构以及优异的性能不仅在材料领域引起人们的重视,在生物应用方面也备受关注。过去十年来,将基因、生长因子等生物大分子输送到干细胞方法的发展引发了人们对通过纳米药物疗法改善人类疾病治疗的可能性的探索。然而,尽管取得了很大的进展,但在这种基于纳米药物疗法能够在临床环境中安全有效地应用之前,还需要解决很多关键性的技术问题。如干细胞在移植到缺血区域后,由于其微环境的改变,导致干细胞的存活、迁移等状态发生改变。本文综述了这些纳米药物治疗的进展,重点介绍了先进的碳量子点纳米粒子技术,以监控治疗性移植后干细胞在体内和体外的位置,对活细胞体内大分子的示踪以及操控发挥其功能。     

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。     

手性碳量子点的研究进展

手性碳量子点不仅具备手性性质,而且也继承了碳量子点的光致发光、低毒、生物相容性好等优异的性能,在传感器、催化和生物医药等领域展现出了巨大的应用前景。对手性碳量子点的发展历程、合成方法和应用研究进行了综述,并对手性碳量子点的发展和应用进行展望,为未来手性碳量子点的相关应用研究提供参考。     

基于废弃火炬松木包装的碳量子点制备与性能

目的 为了改善废弃火炬松木材包装综合利用率低和功能化利用严重不足的现状,以其包装废弃物制备荧光碳量子点,实现高附加值利用。方法 首先,以废弃火炬松木材包装为碳源,以尿素和磷酸分别为氮、磷掺杂剂,采用水热法(温度为200 ℃、时间为12 h),制备氮磷掺杂碳量子点。接着,采用紫外可见光分光光度计、荧光分光光度计、透射电子显微镜、傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱表征CQDs的物理结构、化学结构和光学性质,筛选出荧光强度高、荧光量子产率大的制备工艺。结果 所制备的氮磷掺杂火炬松荧光碳量子点呈规则的球形,其平均粒径为2.25 nm、粒径分布范围为1.3~3.4 nm,且在水溶液中分布均匀,无明显聚集;碳量子点表面具有丰富的醚键、碳碳双键以及含磷和含氮官能团;当火炬松木粉、去离子水、尿素、磷酸的质量比为1∶60∶0.5∶0.5时,所得荧光碳量子点的荧光最强、荧光量子产率最高,所得荧光量子产率比未掺杂碳量子点的提高了5.54倍。结论 以废弃火炬松木材包装为碳源制备荧光碳量子点的策略是可行的,可为火炬松木材包装废弃物的高值化和功能化利用提供了一条新的途径。     

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%。