磷、硫摻雜碳點(diǎn)的制備及其在藥物分析與細(xì)胞成像中的應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)，碳點(diǎn)(Carbon Dots, CDs)以其優(yōu)越的光電性質(zhì)、良好的生物相容性而成為碳材料家族中的明星材料，并在分析傳感、細(xì)胞成像和能源催化等領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用潛力。然而，目前報(bào)道的大部分碳點(diǎn)存在量子產(chǎn)率偏低、發(fā)射波長(zhǎng)較短、難以進(jìn)行修飾等缺點(diǎn)，使其在許多方向如藥物分析、生物成像、載藥診療中的進(jìn)一步應(yīng)用面臨挑戰(zhàn)。基于此，本文從碳源的篩選和碳點(diǎn)的制備出發(fā)，通過(guò)成功合成光學(xué)性質(zhì)優(yōu)良的雜原子摻雜的碳點(diǎn)，充分探討其發(fā)光機(jī)理、生物相容性，

2、并最終將其用于藥物檢測(cè)與細(xì)胞成像。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴以檸檬酸(CA)為碳源，谷胱甘肽(GSH)為氮源(N)和硫源(S)，一步微波法合成了熒光量子產(chǎn)率高達(dá)46.9％的碳點(diǎn)。通過(guò)表征碳點(diǎn)的形貌和結(jié)構(gòu)，探討了碳點(diǎn)的形成過(guò)程與發(fā)光機(jī)理，并充分考察了碳點(diǎn)的理化性質(zhì)。結(jié)果表明，該碳點(diǎn)的激發(fā)波長(zhǎng)不依賴(lài)發(fā)射波長(zhǎng)，且具有生物相容性好、抗鹽和抗光漂白等優(yōu)點(diǎn)，可作為性質(zhì)優(yōu)良的熒光探針用于分析檢測(cè)。更重要的是，碳點(diǎn)的激發(fā)波長(zhǎng)與藥物分子四環(huán)素的吸

3、收波長(zhǎng)幾乎完全重疊，同時(shí)四環(huán)素具有較大的摩爾吸光系數(shù)，因此可基于內(nèi)濾效應(yīng)(IFE)實(shí)現(xiàn)對(duì)四環(huán)素高選擇性高靈敏度的檢測(cè)。碳點(diǎn)的熒光強(qiáng)度變化值(F0/F)與四環(huán)素的濃度呈良好線(xiàn)性關(guān)系，線(xiàn)性范圍為2μM-150μM，檢測(cè)限為0.52μM。最后，將該碳點(diǎn)負(fù)載于靜電紡絲中，對(duì)固相中的四環(huán)素進(jìn)行了識(shí)別，具有良好的選擇性。相比于其他基于光誘導(dǎo)電子轉(zhuǎn)移(PET)或者熒光共振能轉(zhuǎn)移(FRET)建立起的分析方法，IFE更為簡(jiǎn)單、方便與經(jīng)濟(jì)。⑵以聚乙烯亞胺(

4、PEI)和維生素 C(AA)為碳源，通過(guò)酸氧化法在低溫下合成了聚合物碳點(diǎn)(PCDs)。通過(guò)對(duì)PCDs的表面官能團(tuán)、結(jié)構(gòu)等性質(zhì)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)PCDs的碳核由 AA形成，表面還殘留大量的 PEI分子，因而帶有正電荷，能與亞硝酸根(NO-2)發(fā)生氧化還原反應(yīng)使得PCDs的熒光猝滅?；诖?，本工作根據(jù) PCDs熒光降低實(shí)現(xiàn)了對(duì) NO-2的定量檢測(cè)，并且方法具有高度選擇性，其他十幾種常見(jiàn)的陰陽(yáng)離子均不干擾檢測(cè)結(jié)果。隨后，將PCDs用于細(xì)胞成像發(fā)現(xiàn)

5、其通過(guò)溶酶體在細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸，最終富集于細(xì)胞核周區(qū)域即微管組織中心(MTOC)，并且還可在細(xì)胞復(fù)雜的環(huán)境中對(duì)NO-2入侵細(xì)胞進(jìn)行成像。PCDs拓展了碳點(diǎn)在陰離子檢測(cè)中的應(yīng)用，并為今后聚合物點(diǎn)應(yīng)用于細(xì)胞成像與載藥奠定了基礎(chǔ)。⑶以鄰苯二胺(OPD)為碳源，水熱法合成黃色發(fā)射的碳點(diǎn)(OPD-CDs)，通過(guò)紅外、XPS等表征方法確定OPD-CDs表面帶有大量的氨基(-NH2)，并通過(guò)一系列的實(shí)驗(yàn)證實(shí)銅離子(Cu2+)的確能與OPD-CDs的氨基

6、配位，形成Cu-N鍵，使得碳點(diǎn)聚集，同時(shí)OPD-CDs的熒光顯著增強(qiáng)。基于聚集誘導(dǎo)熒光增強(qiáng)現(xiàn)象(AIEE)對(duì)Cu2+進(jìn)行了高選擇性、高靈敏度地檢測(cè)。而藥物分子GSH與Cu2+具有更強(qiáng)的結(jié)合能力，可將Cu2+從OPD-CDs表面競(jìng)爭(zhēng)下來(lái)，導(dǎo)致OPD-CDs的熒光強(qiáng)度恢復(fù)。由此，構(gòu)建了一個(gè)由AIEE介導(dǎo)的“開(kāi)-關(guān)”(“on-off”)策略實(shí)現(xiàn)對(duì)Cu2+和GSH的同時(shí)檢測(cè)。⑷通過(guò)篩選合適的原料，制備出高量子產(chǎn)率、長(zhǎng)波長(zhǎng)發(fā)射、生物相容性好的碳點(diǎn)