氮摻雜熒光碳點的合成及其在細胞成像和藥物分析中的應用研究.pdf

1、碳點（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、良好的生物相容性等優(yōu)點受到了人們的廣泛關注，在細胞成像及藥物分析等領域具有較好的應用潛力。然而碳點在制備和應用方面仍然存在一些主要問題，比如碳點的發(fā)射波長多在藍光區(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胞中的成像。因此，研究者在提高碳點的量子產(chǎn)率以及拓寬其應用方面面臨著巨大的挑戰(zhàn)。對此，本文從材料的篩選和碳點的制備出發(fā)，通過成功合

2、成具有不同特性的氮摻雜碳點，考察了其在細胞成像中的應用，并進一步構建了一種藥物分析方法。論文的主要內(nèi)容概括為如下兩個部分：
　　(1)以甲硫氨酸為原料一步水熱法合成氮摻雜的碳點用于細胞成像。
　　本文選取甲硫氨酸為原材料，通過一步水熱法合成具有氮摻雜特性以及優(yōu)異的光學性質的碳點。通過透射電子顯微鏡（TEM）表征顯示，該碳點為球形或類球形狀，平均粒徑約為5nm；X射線電子光譜和傅里葉變換紅外光譜、拉曼光譜等表征結果得到該碳點主

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，使得此碳點具有極好的水溶性。該碳點具有良好的光致發(fā)光性能，最大激發(fā)波長與發(fā)射波長分別位于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，其熒光強度幾乎不發(fā)生改變。該碳點以其低的細胞毒性以及良好的生物相容性，可以進入細胞并充分地點亮整個細胞，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、點及其應用研究
　　本文采用含氮量（18％）較高的天然蠶絲為原料，通過水熱法，一步合成了具有藍色熒光且量子產(chǎn)率高達61.1%的氮摻雜碳點。高倍透射電鏡和原子力顯微鏡表征結果顯示，該碳點粒徑分布均勻，平均粒徑為5.6nm，形貌為球形或類球形。通過傅里葉變換紅外光譜、拉曼光譜、X射線衍射光譜等表征，證明該碳點含有C、N、O等元素，表面含有羥基、羧基、氨基等官能團。在高鹽濃度以及絕大多數(shù)有機試劑仍可保持光化學穩(wěn)定性?；谔键c表面的羥基與

5、Fe3+間的相互作用可導致碳點熒光猝滅，從而建立了一種檢測Fe3+的方法。其次，還將碳點紡入電紡絲纖維膜，使碳點的應用范圍得到了拓展，我們期望后續(xù)研究中可以將其用作固相傳感。最后，我們還將碳點與二氧化錳納米片構成探針，通過發(fā)生能量轉移實現(xiàn)對谷胱甘肽的檢測。
　　通過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具有氮摻雜的特性，該碳點以其良好的發(fā)光性能，低細胞毒性被成功用于細胞成像，拓寬了合成碳點的原材料范圍。以蠶絲和檸檬酸為