纳米标记材料荧光碳点的制备探析.docx

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1、纳米标记材料荧光碳点的制备探析　　近年来，半导体荧光量子点因其优良的光电性能在生物、医学及光电器件等领域得到了广泛应用.但是用于生物和医学领域最成熟的量子点，大多是含重金属镉的CdTe，CdSe和CdS等量子点，限制了其在生物医学领域的应用.因此，降低和消除荧光量子点的毒性，一直是研究者密切关注的课题.直到20XX年，Sun等用激光消融碳靶物，经过一系列酸化及表面钝化处理，得到了发光性能较好的荧光碳纳米粒子—碳量子点(CQDs).作为新型荧光碳纳米材料，碳量子点不仅具有优良的光学性能与小尺寸特性，还具有很好的生物相容性、水溶性好、廉价及很低的细胞毒性，

2、是替代传统重金属量子点的良好选择.水溶性碳量子点因其表面具有大量的羧基、羟基等水溶性基团，并且可以和多种有机、无机、生物分子相容而引起广泛关注，这些性质决定了碳量子点在生物成像与生物探针领域有更大的应用前景.ZhuH和王珊珊等将PEG-200和糖类物质的水溶液进行微波加热处理，得到了具有不同荧光性能的碳量子点，虽然利用微波合成碳量子点可以合成修饰一步实现，但是与水热法相比荧光量子的产率并没有显著地提高.目前，该领域的科研工作主要集中在3个方面:碳量子点形成与其性能的机理特别是光致发光机理、如何简单快速的制备出性能优异的碳量子点以及碳量子点如何成功高效地

3、应用于实际之中.　　本文采用单因素法分析影响荧光碳量子点合成的几种因素，寻求高性能荧光碳量子点的最佳合成条件，并比较微波法和水热法合成荧光碳量子点的优劣，为制备出高性能荧光纳米标记材料性能提供一定的实验依据和科学方法.　　1实验部分　　1.1试剂与仪器　　葡萄糖(AR，中国医药集团上海化学试剂公司)、聚乙二醇(PEG-200，AR，中国医药集团上海化学试剂公司)、硫代乙醇酸(TGA，AR，国药集团化学试剂有限公司)、CS(大连鑫蝶)、牛血清蛋白(BSA>99%，德国默克公司)购自武汉凌飞生物科技公司);盐酸(HCl，AR，信阳市化学试剂厂);十二水合磷

4、酸氢二钠(Na2HPO4·12H2O，AR，国药集团化学试剂有限公司);二水合磷酸二氢钠(NaH2PO4·2H2O，AR，国药集团化学试剂有限公司);氢氧化钠(NaOH，AR，国药集团化学试剂有限公司).　　荧光分光光度计(LS55型，PerkinElmer，American);紫外-可见吸收光谱仪(U-3010型，Hitachi，Japan);纯水仪(UP型，上海优普实业有限公司);台式电热恒温干燥箱(202-00A型，天津市泰斯特仪器有限公司);傅立叶红外变换光谱仪(VERTEX70型，德国BRUKER公司);透射电子显微镜(JEM-2100UHR

5、STEM/EDS型，日本);微波反应器(Milestone，Italy);电子天平(METTER-TOLEDO，梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司);电动搅拌器(DJIC-40，金坛市大地自动化仪器厂);智能恒温电热套(ZNHW型，武汉科尔仪器设备有限公司);数显恒温水浴锅(HH-S2s，金坛市大地自动化仪器厂);紫外灯.　　所有光谱分析均在室温下进行.实验中所用水为电阻率大于18MΩ·cm的高纯水.紫外-可见吸光光度计设置为:夹缝2nm，扫描速度600nm/min，扫描范围200～600nm;荧光分光光度计设置为:激发波长为350nm，扫描范围为35

6、0～650nm，扫描速度600nm/min.激发夹缝:10nm，发射夹缝:15nm.　　1.2碳量子点的制备　　影响碳量子点荧光性能的因素较多，其主要因素有反应物摩尔比、反应温度和反应时间.为更好的控制实验条件，提高碳量子点的性能，采用了三因素三水平的正交实验方法.该方法以较少的实验次数完成多条件下最优选择.选择碳源为葡萄糖，表面修饰剂为PEG，温度分别选择为150℃，160℃和180℃，时间分别选择为1.5min，2.5min和3.5min，PEG与葡萄糖的摩尔比分别选择为4，5和6.此外在确定最佳条件时，除了考虑碳量子点的荧光强度之外，还要综合考虑

7、实验条件、产物的毒性和生物相容性等因素.称取葡萄糖2g，将其溶解到3mL水中，与不同体积的聚乙二醇(PEG-200)混合，得到澄清溶液，然后放在微波反应器或电热恒温水浴锅中，设定一定温度和反应时间，微波辐射或水浴加热，得到不同棕红色的溶液，即碳量子点原液;再将碳量子点原液于不同转速下离心分离纯化，测定比较其光学性能，最后选定在6000r/min转速下离心分离纯化，取上层清液，稀释不同倍数用于表征.　　1.3碳量子点的表征分析　　将上述得到的碳量子点稀释不同倍数后，分别用U-3010型紫外-可见吸收光谱仪和LS55型荧光分光光度计测试制得的碳量子点的光致

8、发光性能.　　紫外可见吸收光谱测定:将制备好的碳量子点稀释若干倍(激发波长处吸收值为0.1)，