荧光碳点的制备及应用研究进展

荧光碳点是一种新型的荧光纳米材料。它不仅具有优良的光学性能,而且具有良好的生物相容性,易于实现表面功能化,在生物传感、荧光探针等领域具有很好的应用潜力。本文就近几年来荧光碳点的研究进行了综述,简述了碳点的特性,着重介绍了荧光碳点制备和应用的最新进展,对碳点发展过程中尚待解决的问题进行了总结,并对未来的发展方向进行了展望。     

荧光碳点在分析检测中的研究进展

碳点是一种具有强荧光、低毒性、荧光波长可调、无光闪烁等特性的新型荧光纳米粒子。经过近年来的发展,碳点的制备方法逐渐多样化,合成过程更加快捷、简便;使其在生化传感、环境检测等领域中得到了广泛应用。该文简述了碳点的特性及制备方法,综述了荧光碳点在金属离子、阴离子、有机小分子及生物大分子检测中的研究进展,最后提出了其发展过程存在的问题并对其应用前景进行了展望。     

碳点在潜在指纹显影中的应用进展

碳点(CDs)是一种尺寸在10 nm以下的新型纳米材料,由于其独特的发光性能、低毒和环保等特点,在潜指纹检测中展现出了巨大的应用潜力。在潜指纹检测中,碳点的荧光特性可以帮助提高潜指纹的成像和识别能力。本文综述了碳点的合成方法、发光机理及其在潜指纹检测中的应用。通过合成方法优选、元素掺杂、前驱体调控、表面改性等手段可以调控碳点的荧光发射波长;再将碳点纳米粒子均匀分散在天然或常规材料上,所获得的碳点纳米复合材料可以避免因碳点纳米粒子聚集而引发的荧光淬灭现象,保留碳点的荧光性能,并且更适用于潜在指纹显现的常规操作。本文展望了在潜在指纹显影研究中碳点的未来发展方向,通过不断的改进和创新,期许为刑事科学技术领域的研究工作提供重要参考。     

微波原位法制备碳点/壳聚糖荧光复合物及其应用研究

选择壳聚糖水溶液作为唯一反应物,利用简单方便的微波原位法制备碳点/壳聚糖荧光复合物,该复合物无需经过产物分离提纯等步骤就能够直接进行后续应用.测试结果表明,碳点/壳聚糖复合物溶液呈黄棕色,透明均一,在365 nm紫外光下显示出明显的蓝色荧光.此外,碳点/壳聚糖复合物中的碳点分散良好,尺寸比较均一.重要的是,该碳点/壳聚糖复合物具有新的综合性能特点,即不仅被赋予了碳点的多色荧光性能,而且还保留了壳聚糖的成膜性能和p H刺激响应性能,可以十分方便地直接进行多种应用,包括利用该复合物制备荧光复合膜和复合球,以及采用电沉积方法制备具有特定形状的荧光涂层,还可以直接应用于细胞成像.因此,这种微波原位法制备的碳点/壳聚糖复合物在荧光材料、荧光涂层、生物成像和生物标记等领域具有潜在的应用价值.     

荧光碳点探针的合成、性质及其在生物成像中的应用

荧光碳点探针是近几年来发展起来的一种新型荧光探针，具有传统有机染料、荧光染色蛋白及一般荧光纳米材料无法比拟的独特优势，如具有良好的水溶性、化学惰性、低毒性、易于功能化、抗光漂白性、可调谐和生物相容性等优异性能，因而引起研究者的广泛关注。目前已发展水热法等近十种较为经济便捷的方法，可进行大规模的荧光碳点制备，在细胞功能研究及细胞表面和内部功能分子的探测、组织的成像、病菌的定位等方面得到了较为广泛的应用。笔者对近年来荧光碳点的合成方法、依赖于碳点尺寸和波长等性质的发光性能，以及荧光碳点在生物成像等方面的应用作一简要综述，并对其在药用植物病理方面的应用提出展望，期望为丰富荧光碳点在生物成像领域的应用提供一定的借鉴和参考。     

碳点荧光探针的制备及其在食品分析中的应用

碳点作为一种新型荧光碳纳米材料,具有优良的光学性能和小尺寸特性,以及良好的生物相容性、低毒性以及易于实现表面功能化等特点,是潜在的可以代替传统半导体量子点等荧光探针的良好选择.基于其独特的荧光特性和高灵敏度,碳点荧光探针在食品分析领域具有很好的应用潜力.本文对近年来荧光碳点的研究进展进行了综述,简述碳点的性能并对碳点的制备方法进行总结对比,重点介绍了碳点荧光探针在食品分析领域的应用,对目前碳点应用的限制进行了分析,对其发展前景和展望.     

水热法新型水溶性荧光碳点的制备及其性能研究

以阿拉伯糖和磷酸酪蛋白肽进行水热反应,制备水溶性多色荧光碳点,利用透射电子显微镜(TEM)、紫外吸收光谱(UV)、荧光光谱(FL)、红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)等对所制备碳点的粒径大小、吸收光谱、发光性质、表面基团等进行表征,并考察了其性能和对不同金属离子的识别作用。结果表明:制备的荧光碳点平均粒径为4.62 nm,其紫外最大吸收波长为281 nm,XRD峰值约为21°,可在紫外灯下发出明亮的荧光,最大发射波长为414 nm,且呈荧光多元发射。红外光谱分析表明存在—COOH,—NH2和—OH基团。该荧光碳点具有良好的性能,且对Cu2+和Fe3+有较强的选择性识别作用,其原因可能是荧光碳点的聚合导致粒径增大从而使荧光强度减弱。该碳点有望作为荧光探针用于检测分析和生物成像等领域。     

掺氮高荧光碳点的一步法制备及对痕量Hg(Ⅱ)离子的选择性检测

采用一步水热法制备了一种水溶性的、具有良好荧光性能的掺氮碳量子点(N-碳点),其尺寸大小均匀,约为7 nm。N-碳点的荧光强度随N的掺杂量、水热反应温度、溶液的p H值而改变。在最佳反应条件下所制备的N-碳点的荧光量子产率高达24.4%。该N-碳点作为一种简单、低成本的荧光探针用于检测痕量Hg2+,具有高选择性和高灵敏度的特点,其最低检测极限可达到0.02μmol·L-1(4.012 ng)。     

水相一步法合成具有双光子效应的高效橙红荧光聚合物碳点

聚合物碳纳米点是近年来新兴的一种荧光纳米探针,具有较低的生物毒性、良好的水溶性、较高的量子产率、优异的光/化学稳定性以及良好的生物相容性.目前所制备的碳点大都表现出蓝、绿色荧光发射.为实现碳点长波荧光发射,扩大其在生物标记与成像及光电显示方面的应用,本文采用水相一步法交联聚合反应制备了具有橙红荧光发射性质且具有双光子效应的聚合物碳点,发射波长为604 nm,荧光量子产率达到30.64%,并且应用在生物活体成像中.     

掺氮高荧光碳点的一步法制备及对痕量Hg(Ⅱ)离子的选择性检测

采用一步水热法制备了一种水溶性的、具有良好荧光性能的掺氮碳量子点(N-碳点),其尺寸大小均匀,约为7 nm。N-碳点的荧光强度随N的掺杂量、水热反应温度、溶液的pH值而改变。在最佳反应条件下所制备的N-碳点的荧光量子产率高达24.4%。该N-碳点作为一种简单、低成本的荧光探针用于检测痕量Hg²⁺,具有高选择性和高灵敏度的特点,其最低检测极限可达到0.02 μmol·L^-1 (4.012 ng)。     

两种不同光谱类型的R-藻红蛋白的荧光性质研究

红藻中的R-藻红蛋白(R-PE)依照其吸收光谱可分为两种不同的光谱类型,即“双峰型”和“三峰型”。本文通过对不同pH条件下的R-PE的荧光光谱及荧光寿命的研究,发现“三峰型”R-PE的pH稳定范围较“双峰型”R-PE大。在R-PE浓度对荧光光谱的影响实验中,随着蛋白浓度的增加,荧光峰位置逐渐红移。荧光寿命逐渐增大,荧光强度先行增加而后减弱。用碘离子对其荧光进行猝灭,随着碘离子浓度的增大,荧光强度逐渐降低,荧光寿命逐渐缩短,并服从Stem-Volmer规则。     

Laser-induced Fluorescence Spectroscopy of NiO between 510 and 650 nm

Laser-induced fluorescence excitation spectra of NiO have been recorded in the wavelength region of 510-650 nm under supersonic molecular beam conditions. More than fifty bands have been observed and rotationally analyzed to determine the molecular constants. The excited states exhibit highly irregular variations in terms of isotopic shifts, vibrational intervals, and rotational constants. Twenty-six bands attributed to [Ω=0, 1]-X3∑o transitions have been tentatively grouped into five vibrational progressions. Furthermore, dispersed fluorescence and lifetimes of the strong bands have also been measured.     

Correcting for Spectral Cross‐Talk in Dual‐Color Fluorescence Cross‐Correlation Spectroscopy

Dual‐color fluorescence cross‐correlation spectroscopy (dcFCCS) allows one to quantitatively assess the interactions of mobile molecules labeled with distinct fluorophores. The technique is widely applied to both reconstituted and live‐cell biological systems. A major drawback of dcFCCS is the risk of an artifactual false‐positive or overestimated cross‐correlation amplitude arising from spectral cross‐talk. Cross‐talk can be reduced or prevented by fast alternating excitation, but the technology is not easily implemented in standard commercial setups. An experimental strategy is devised that does not require specialized hardware and software for recognizing and correcting for cross‐talk in standard dcFCCS. The dependence of the cross‐talk on particle concentrations and brightnesses is quantitatively confirmed. Moreover, it is straightforward to quantitatively correct for cross‐talk using quickly accessible parameters, that is, the measured (apparent) fluorescence count rates and correlation amplitudes. Only the bleed‐through ratio needs to be determined in a calibration measurement. Finally, the limitations of cross‐talk correction and its influence on experimental error are explored.     

Circumvention of fluorophore photobleaching in fluorescence fluctuation experiments: a beam scanning approach.

Photobleaching is a fluorophore-damaging process that commonly afflicts single-molecule fluorescence studies. It becomes an especially severe problem in fluorescence fluctuation experiments when studying slowly diffusing particles. One way to circumvent this problem is to use beam scanning to decrease the residence time of the fluorophores in the excitation volume. We report a systematic study of the effects of circular beam scanning on the photobleaching of fluorescent particles as observed in single-photon excitation fluorescence fluctuation experiments. We start by deriving a simple expression relating the average detected fluorescence to the photobleaching cross section of the fluorophores. We then perform numerical calculations of the spatial distribution of fluorescent particles in order to understand under which conditions beam scanning can prevent the formation of a photobleaching hole. To support these predictions, we show experimental results obtained for large unilamellar vesicles containing a small amount of the fluorescent lipophilic tracer DiD. We establish the required scanning radius and frequency range in order to obtain sufficient reduction of the photobleaching effect for that system. From the detected increase in fluorescence upon increase in scanning speed, we estimate the photobleaching cross section of DiD.     

芳杂环推拉型大分子的多光子上转换荧光性质

用Wittig反应和Heck反应制备了2个新的芳杂环推-拉型荧光大分子聚[(2,5-二苯撑-1,3,4-噁二唑)-4,4'-乙烯撑-交替-N,N'-二(4-苯乙烯撑)]苯胺(P1)和聚[(2,5-二苯撑-1,3,4-噁二唑)-4,4'-乙烯撑-交替-N-乙基-3,6-咔唑乙烯撑](P2). P1和P2的分解温度分别为373和412 ℃, 热稳定性良好. 电化学性能用循环伏安法测定. P1和P2的最高占有分子轨道(HOMO)能级分别为-5.39和-5.81 eV, 最低未占有分子轨道(LUMO)能级分别为-2.81和-3.09 eV. 用飞秒Ti:Sapphire激光器测定了P1和P2的三光子和双光子上转换荧光光谱. 在1250 nm波长激发下, 在四氢呋喃溶液中P1和P2的三光子荧光发射峰分别位于510和491 nm. 在800 nm波长激发下, 在四氢呋喃溶液中P1和P2的双光子荧光发射峰分别位于511和495 nm. 在四氢呋喃溶液中大分子P1和P2单光子荧光发射峰分别位于503 和475 nm, P1和P2的荧光量子产率分别为0.80和0.31. 研究了多光子荧光发射过程的溶剂效应. 结果表明, 溶剂极性增大, P1和P2的多光子荧光发射波长明显红移.     

中草药有效成分橙皮甙的固体表面延迟荧光法研究

本文以层析聚配角安膜为基质，用乙酸锂作增强剂，建立了测定痕量中草药有效成分橙皮甙的固体表面延荧光法。该法取样量少，线性范围宽，灵敏度高，操作简便快速。     

含羧基中药成分荧光标记方法的建立及优化

用荧光标记技术对含羧基类中药成分进行标记,探索中药成分荧光标记方法,提高其检测灵敏度、为中药药代动力学研究奠定基础。以荧光试剂8-氨基芘-1,3,6-三磺酸三钠盐(APTS)和绿原酸组成研究体系,对标记条件进行优化。反应体系中加入1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC.HCl)与N-羟基丁二酰亚胺(NHS)可使衍生反应在室温下进行。APTS标记绿原酸的较优反应条件为:绿原酸与APTS的浓度比为1∶5,EDC的浓度为5 mmol/L,NHS的浓度为0.33 mmol/L。以0.1mol/L、pH5.50的NaH2PO4-Na2HPO4为缓冲溶液,绿原酸首先与EDC、NHS避光反应4 h,再与APTS反应4h,即可达到较好的标记效果。此标记方法操作简便,灵敏度高,可以用于含羧基类中药成分的荧光标记研究。     

两种新型F-荧光化学传感器的合成及其性质研究

本文设计合成了N⁶-对甲苯磺酰胺腺嘌呤(I)和邻苯二对甲苯磺酰胺(Ⅱ)两种主体化合物.通过对其与阴离子物种之间相互作用的研究发现,它们在乙腈溶液中和Cl^-、Br^-、NO₃^-、NO₂^-、HSO₄^-、Ac^-、F^-几种阴离子相互作用时,仅对F^-具有专一的选择性识别作用.F^-离子可使I和Ⅱ主体的荧光吸收猝灭并发生红移.通过试验证明,F^-离子和I、Ⅱ主体的识别作用机理是因形成了激基缔合物.     

The use of naphthalene fluorescence probes to study the binding sites on cyclodextrin polymers formed from reaction of cyclodextrin monomers with epichlorohydrin

Three naphthalene-based fluorescence probes were used as guest molecules to study host/guest binding with cyclodextrin (CD) polymer hosts prepared by treating -,-, or -cyclodextrin monomers with epichlorohydrin. The fluorescence data indicate that the binding interaction is much stronger for the probes with the CD polymers than with the CD monomers. Moreover, the fluorophore binding site on the CD polymers is also more hydrophobic than that on the CD monomers. Fluorescence lifetime data from one of the bound probes (2-(N-methylanilino) naphthalene-6-sulfonic acid) suggest that more than one type of binding site may exist on the CD polymers with this probe. A comparison of fluorescence data using different molecular weight ranges of the CD polymers appear to rule out the possibility of a 12 host/guest complex, where the two CD units come from the same polymer chain.     

荧光共轭聚合物在生物大分子检测中的应用*

共轭聚合物因其具有π-电子体系及共轭离域结构,一般都具有优异的发光性能,其发光强度和发射波长会随被检测化合物结构的不同而发生特异性响应,特别是在与被检测物相互作用过程中所产生电荷和能量能够沿共轭分子链进行有效传递,成倍放大这种作用,从而有效提高了检测灵敏度,这比相应的小分子化合物更具有优越性。目前共轭聚合物已被用于开发新型化学、生物传感器,尤其是在生物分子检测方面的应用得到迅速的发展。本文总结了近年来荧光共轭聚合物在生物传感方面的研究进展,主要讨论共轭聚合物在蛋白质、核酸及毒素检测中的应用。