碳点的制备及其生物成像与生物检测应用.pdf

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1、第28卷第2期盐城工学院学报(自然科学版)Vo1．28No．22015年06月JournalofYanchengInstituteofTechnology(NaturalScienceEdition)June．2015doi：10．16018／j．cnki．cn32—1650／n．201502010碳点的制备及其生物成像与生物检测应用陈卓，刘国良，王伟(1．安徽理工大学化学化212学院，安徽淮南232001；2．盐城工学院化学化工学院，江苏盐城224051)摘要：碳点(CDs)作为一种新的含碳荧光纳米粒子，由

2、于其良好的生物相容性引起了广泛的关注。碳点不仅被用于生物成像探针，还被用来作为生物传感探针。目前，碳点的合成、结构与性质、荧光机理以及对生物相容性和生物应用的评价等方面都有了很大的进展。从碳点的合成方法、荧光性质以及在生物成像和生物检测应用方面进行了概述，重点阐述了碳点用于荧光比率传感的设计与构建，并对碳点研究的发展方向和应用前景进行了评述与展望。关键词：碳点；荧光探针；生物成像；生物检测；传感；综述中图分类号：0657．34文献标识码：A文章编号：1671—5322(2015)02—0049—10在生命科学

3、体系中，许多基本生命活动过程等)由于其独特的光学性质成为目前研究的热的研究依赖于对生物分子间以及生物分子与一些点。碳点作为碳纳米材料的一种，是最有希望替离子或小分子相互作用做出快速、灵敏、可靠和可代QDs的纳米材料J。碳点的尺寸一般小于1O重复的检测⋯。如今社会，随着人们对健康以及nm，具有尺寸和激发波长可调的荧光性质。碳点疾病诊断和治疗的关注度逐渐增加，对这些物质不仅具有良好的荧光性和耐光漂白性，还具有很检测的关注也随之增加。但是生命体系的多样性好的水溶性、低细胞毒性以及良好的生物相容性。和复杂性，使得对这

4、些物质的检测也面临着挑战。碳点的这些特性使其逐步取代传统重金属量子点荧光检测法由于灵敏度高、选择性好、操作性强等在生物领域如细胞标记、生物成像与检测、药物释优点成为对这些物质进行检测的重要手段之一。放等方面的应用。此外，荧光领域有多样的荧光发色团可供选择，如1碳点的制备荧光纳米粒子，包括量子点(QDs)、金属团簇、染料修饰的纳米粒子和稀土材料粒子，这些荧光发到目前为止，碳点的合成可分为：自上而下和色团受到相关领域特别是生物领域的日益关切而自下而上两种路线。自上而下合成路线主要是通快速发展。在过去的10年，对这

5、些荧光物质的研过激光消融、电化学氧化大块石墨烯碎片初始物究和开发重点主要集中在生物检测和生物成像方的方法制备碳点；自下而上合成路线主要是通过面J，尤其含cd的量子点(如CdSe，CdTe等)冷凝和碳化前驱体来制备碳点，其方法主要有热已经被证明在电磁波谱的可见范围内具有极高的解法、微波辅助法和水热法3种。量子产率和尺寸可调发射的性能_4J。不过，可1．1自上而下合成碳点惜的是，QDs合成一般都需要重金属(例如镉、铅1．1．1激光消融法等)，这些重金属会对环境有潜在危害，并且它们Sun等¨发明了激光消融法并成功运

6、用此的持久毒性限制了在生物体内的应用。出于这些法将碳靶材等合成制得碳点，方法如下：首先将石考虑，研究者转向寻找性质温和的量子点以代替墨粉和粘土混合物通过烘烤、成型、退火三步热处QDs，从而对环保、低毒的荧光纳米粒子的研究产理制得碳靶材，然后采用Q开关Nd：YAG(1064生了很大的兴趣。nm，10Hz)激光器消融，得到不同尺寸的碳纳米碳纳米材料(如碳纳米管、富勒烯、石墨烯颗粒初产物，再将初产物置于2．6mol／L的硝酸收稿日期：2015—03—15作者简介：陈卓(1991一)，女，江苏宿迁人，硕士生，主要研究

7、方向为光化学传感。盐城工学院学报(自然科学版)第28卷1．2．2微波辅助法达80％[。微波因能集中高效的能量并节约反应时间，2影响碳点荧光性质的因素而吸引了研究者对微波辅助法合成碳点的广泛兴趣。Chowdhury等用微波辅助法以壳聚糖凝胶碳点最显著的特点是它的荧光性能，碳点的为碳源合成了碳点，通过动态光散射(DIS)法测荧光性能使其在生物成像和生物检测等方面应用得其粒径为0．6—8．7nm。该碳点荧光性能表现广泛。目前，虽然碳点的荧光机理仍未研究透彻，为：当激发波长从300nm逐渐增加到400nm时，但已有的

8、研究表明：量子限域效应、原子结构／含碳点的发射波长逐渐红移，相应的荧光强度逐渐氧基团、自由的弯折位置和／或边缘缺陷等与碳点减弱。Safavi等L3以离子液体OPPF6作为前体，的荧光性能有关，该方面的理论已被大多数研究用微波方法合成了碳点。在合成过程中，将与水者认同。不混溶的OPPF6离子液体置于试管内，放在微波2．1碳点尺寸对其荧光性能的影响炉里于450W下加热2rain左右，离子液体逐渐较大的碳