荧光标记豇豆花叶病毒的制备及细胞成像

利用与氨基选择性反应的荧光染料5-羧基荧光素琥珀酰亚胺酯(5-FAMSE)对豇豆花叶病毒(CPMV)表面的氨基进行修饰,制备了荧光功能化CPMV纳米粒(5-FAM/CPMV)。对其结构形态和单、双光子荧光进行了测试,用毛细管电泳对其表面特性进行了考察,并将其用于Hela细胞的双光子荧光成像。研究表明,目标纳米粒粒径均匀,仍具有天然CPMV的特性,能进入Hela细胞,在波长800nm激光激发下可以成功地用于肿瘤细胞的成像分析,可望用于肿瘤靶向双光子荧光细胞成像方面的研究。     

发绿色荧光碳点的制备并用于Pb2+的灵敏检测和细胞成像

碳点作为一种新型的荧光纳米材料,与传统的半导体量子点相比具有优异的生物相容性、低毒性、易修饰等优点,使其在生物医学领域具有广泛的应用前景。本文以L-半胱氨酸和蔗糖为原料,在0.1 mol·L^-1的NaOH溶液中成功的制备出发绿色荧光的碳点(G-CDs),最佳发射波长是515 nm,经表征得出其表面主要还有氨基、羟基和羧基等基团,荧光量子产率高达33.4%,其荧光可被Pb^2+特异性猝灭,最终应用于Pb^2+的灵敏检测,检出限为0.025μmol·L^-1。经MTT法测定G-CDs对人肝癌细胞(SMMC-7721)为低毒性,最后应用到细胞荧光成像中,通过细胞成像技术成功检测细胞中Pb^2+的存在。     

寡聚芴纳米粒子的制备、表征与细胞成像应用

利用Suzuki偶联反应合成了疏水性寡聚芴分子OF, 并对其在氯仿溶液中的紫外吸收和荧光光谱进行了表征, 表明其具有较大的摩尔吸光系数(1.08×10⁵ mol^-1·L·cm^-1)和高荧光量子产率(96%). OF分子分散到水中可形成纳米粒子, 动态光散射实验表明其粒径大小约为230 nm. 该纳米粒子在水相中仍保持了较大的摩尔吸光系数以及高的荧光量子产率. 我们利用MTT的方法对OF纳米粒子对人肺癌A549细胞的毒性进行了测试, 结果表明其具有低的细胞毒性, 因此可以用于细胞成像. 共聚焦激光扫描显微镜成像结果显示OF纳米粒子主要分布在细胞质中, 特别是在近核区域周围. 与溶酶体染料Lyso Tracker Red共定位结果表明OF纳米粒子主要存在于溶酶体中, 因此可以用于对溶酶体的特异性荧光成像.     

可视化辅助碳点荧光比色法检测水中痕量汞离子

利用巯基功能化碳点(M-CDs)构建用于检测水中Hg^2+的荧光探针。红外光谱证实M-CDs被巯基(-SH)成功修饰,透射电镜显示M-CDs的平均粒径约为4.88 nm。XRD晶型表征显示M-CDs具有类石墨烯结构。由于银硫醇盐的团聚作用,M-CDs溶液中加入Ag^+可快速形成M-CDs/Ag的棕色沉淀,并引起M-CDs的荧光猝灭。用PBS缓冲液(0.01 mol/L,pH 7.4)溶解沉淀物而形成检测Hg^2+的荧光传感器。在传感体系中加入Hg^2+后,M-CDs荧光明显恢复。在Hg^2+浓度为0.01~0.55 nmol/L范围内,检测体系荧光恢复强度与Hg^2+浓度成良好线性关系,检测限(LOD,3σ/k)4.2 pmol/L。该探针对Hg^2+表现出良好的选择性,同时可以通过可视化辅助判断探针的选择性。该传感器可用于对实际水样的检测,为Hg^2+污染监测提供技术依据。     

近红外Ⅰ区喹啉-氟硼二吡咯荧光染料的合成及其在溶酶体内的荧光成像

通过克脑文盖尔缩合反应合成了一种近红外I区的氟硼二吡咯荧光染料(QBOP-lys), QBOP-lys染料是由喹啉-氟硼二吡咯与两个对吗啉苯乙烯结构共轭连接而成,是一种D-A构型的染料,该染料的结构通过了核磁共振以及高分辨质谱表征.在DMSO溶液中,QBOP-lys最大吸收波长为698nm(摩尔消光系数为5.9×10~4L·mol~(-1)·cm~(-1)),最大发射波长位于770 nm, Stokes位移达到73 nm,荧光量子产率为0.18.此外, QBOP-lys还被制备成水溶性的二氧化硅荧光纳米粒子(QBOP-lys/SiO_2),在纯水溶液中最大发射波长位于726 nm,荧光量子产率达到了0.33,使得QBOP-lys无论是在有机溶剂或者是纯水溶剂中都具有非常好的近红外荧光发射特性.另一方面,QBOP-lys还被用于SGC-7901细胞内的溶酶体成像,染料QBOP-lys与溶酶体商业绿色染料Lyso-TrackerGreen的共定位系数高达0.9.此外,染料QBOP-lys在SGC-7901细胞内孵育48h之后,依然能保持很好的荧光成像效果,可被用于长期的溶酶体追踪成像.染料QBOP-lys的体外实验与细胞实验证明, QBOP-lys是一种非常有应用前景的近红外BODIPY染料.     

碳点的高性能化和功能化改性:方法、特性与展望

碳点作为一种新型碳纳米材料,由于其出色的光学性能、低毒性、良好的生物相容性和易修饰性而被广泛应用于各个领域。为了满足不同领域的需求,几种用以调控碳点光学性能的方法已被提出,例如杂原子掺杂、半导体量子点掺杂、聚合物钝化和改性以及主-客体构建。其中,杂原子掺杂是通过单原子或多原子引入电子给体或受体改变其相邻碳原子的电子密度来增加荧光强度;半导体量子点也可与碳点进行复合提升电子分离效率而起到荧光增强的效果;就聚合物改性而言,聚合物不仅可以对碳点表面实施钝化和功能化,而且其固态(或固化)薄膜可以提供紧密的空间促进碳点表面的辐射跃迁起到荧光增强的效果。此外,由碳点-染料和多孔材料-碳点构成的两种主要的主-客体结构中,前者不仅对碳点的荧光发射强度有着促进的作用,更使得碳点具备了显著的红/近红外荧光发射性能,后者对固态发光碳点不仅提供了可能性和设计的灵活性,且为打开碳点新的应用领域提供了机会。本文将围绕四种碳点功能化的方法逐步展开讨论,并介绍相应碳点的光学性能、发光机理和潜在应用;论述功能化碳点的研究现状,并展望功能化碳点的研究方向。     

超小荧光二硫化钨量子点的水热合成及细胞成像应用

以钨酸钠和半胱氨酸为原料, 采用水热法一步合成了具有超小粒径(约2 nm)的二硫化钨荧光量子点(WS₂ QDs). 利用透射电子显微镜(TEM)、 荧光光谱、 X射线光电子能谱(XPS)、 红外光谱(FTIR)和X射线衍射光谱(XRD)对其进行了表征, 并考察了其稳定性和细胞毒性. 结果表明, 制备的WS₂ QDs具有水溶性好、 稳定性高和细胞毒性低的优点. 将此WS₂ QDs用于人乳腺癌细胞(MCF-7)的成像, 并通过溶酶体荧光探针进行共定位, 发现此WS₂ QDs可能借助溶酶体进入细胞内.     

乌头酸基多色荧光碳点的制备及其分析应用

以乌头酸为前驱体,组合掺杂试剂乙二胺和尿素,以水热法和微波法分别制得4种光学性质优良的荧光碳点。荧光光谱显示,所制得的碳点中3种发射蓝色荧光,1种发射黄色荧光。实验选定蓝色荧光碳点中量子产率最高的AAEDA-HT-CDs(绝对量子产率57%)和黄色荧光碳点AAUrea-MW-CDs(绝对量子产率44%)为研究对象,对其粒径分布、元素组成以及表面基团等进行了表征。进一步研究了AAEDAHT-CDs和AAUrea-MW-CDs对金属离子的响应特性和细胞毒性,并将其成功用于细胞成像。     

水溶性量子点荧光探针用于胃癌细胞相关抗原CA242的检测

基于量子点荧光探针对胃癌细胞相关抗原CA242进行了检测。首先在水溶液中直接合成性能优良的量子点荧光纳米颗粒,并在其表面成功修饰了羊抗小鼠IgG和聚乙二醇,制得功能化的水溶性量子点荧光探针,并利用探针对胃癌细胞相关抗原CA242进行检测,进一步与传统的基于荧光染料标记的免疫荧光分析方法进行了比较。实验结果表明:该功能化的探针能够有效地识别胃癌细胞相关抗原CA242,并且在光稳定性和灵敏度方面都较传统的基于荧光染料标记的免疫荧光分析方法有明显的改善,从而为CA242的相关检测以及胃癌的诊断与愈后判断提供了新的方法。     

羧基功能化石墨烯及其壳聚糖复合膜的制备与性能

采用Hummers法制备氧化石墨,化学分散法制备羧基功能化石墨烯。采用FT-IR、XRD对产物进行表征;用静电自组装法将其与壳聚糖（CS）复合制备复合膜,对复合膜的荧光性能及其修饰玻碳电极对葡萄糖的电催化氧化还原性能进行了研究。结果表明：制备的功能化石墨烯含有羧基;壳聚糖-石墨烯复合膜具有光致发光性能;复合膜修饰玻碳电...     

新型水溶性多色荧光碳点的制备及细胞成像研究

以鸡蛋清和牛奶分别与葡萄糖进行水热反应,制备水溶性多色荧光碳点,通过膜和柱层析分离纯化,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)等技术对所制备碳纳米粒子的粒径大小、吸收光谱、发光性质、表面基团进行表征。将所制备的碳点与小鼠黑色素瘤细胞共孵育,进行细胞成像应用评价。结果表明:制备的两种水溶性荧光碳点平均粒径分别为2.5 nm和4.9 nm,可在紫外灯下发出明亮的荧光,紫外最大吸收波长为250 nm。基于鸡蛋清或牛奶与葡萄糖反应制备的多色荧光碳量子点具有良好水溶性,其荧光光谱最大发射波长分别在410 nm和400 nm处,同时在660~800 nm激发波长范围内具有上转换性质,且荧光发射光谱随着激发光波长的增加发生红移。红外光谱表明存在—COOH、—NH2和—OH基团。细胞成像结果表明,在405 nm或488 nm激光照射下,所制备的碳点在细胞内的荧光成像清晰可见,而且在碳点浓度小于2.5 mg/mL时,均表现出较低的细胞毒性。     

柠檬酸修饰荧光碳点的合成及对中草药总黄酮的检测

以甘露糖为原料,采用热解法制备了荧光碳点,加入柠檬酸修饰碳点。用荧光、红外及紫外光谱表征了碳点性质,透射电镜(TEM)观察了碳点的形貌特征。结果表明,荧光激发和发射波长分别为381nm/475nm,荧光量子产率为0.89,碳点平均直径为2.9nm,红外(IR)光谱表明碳点表面有羧基和羟基等活性官能团。由于芦丁对荧光碳点具有选择性猝灭作用,可以用于样品中芦丁的分析检测。在pH=6反应条件下,方法用于中草药总黄酮测定,其线性范围为5.6×10~(-8)~6.0×10~(-5)mol·L~(-1),检出限为4.6×10~(-9)mol·L~(-1),回收率在98%~105%之间。     

二氧化硅室温磷光纳米材料的制备及其细胞成像应用

利用溶胶-凝胶法制备了非金属掺杂的二氧化硅室温磷光纳米材料,探讨了这种纳米材料的可控制备、光谱性质、细胞毒性和细胞成像。通过TEM和XRD对此材料的形貌和结构进行表征。结果表明,所制备材料为二氧化硅非晶材料,粒径约为50 nm。通过荧光分光光度计对此材料的荧光和磷光光谱进行表征,结果表明,此材料最大激发峰处于280 nm,最大荧光发射峰处于335 nm,最大磷光发射峰处于440 nm。此材料还具有良好的环境稳定性,在空气中放置3个月,其磷光强度基本不发生变化,表明其具有良好的长期稳定性。 MTT及激光共聚焦显微成像分析结果表明,此材料具有良好的生物相容性且可顺利进入细胞,并定位在溶酶体,因此有望作为新型溶酶体纳米探针在生物医学领域得以广泛应用。     

氨基功能化石墨烯量子点表面缺陷钝化及其发光增强

通过酸氧化法将氧化石墨烯进一步“切割”制备石墨烯量子点（GQDs）,在100℃水热条件下,用氨水处理石墨烯量子点制备得到氨基功能化石墨烯量子点（N-GQDs）。傅里叶变换红外光谱证明NH₃可以有效地进攻环氧基碳和羧基碳,形成羟胺和酰胺基。原子力显微镜结果表明NH₃不仅能够有助于产生更小的量子点,还对石墨烯纳米片有致孔作用。氨基功能化之后,由于C-O-C相关的n-π^*跃迁受到抑制,N-GQDs发光具有更弱的激发波长依赖性,并使其荧光量子产率从0.3%提高至9.6%。时间分辨发光光谱表明,相比含氧基团,含氮基团相关的局域电子激发态具有更长的荧光寿命和更弱的发射光谱依赖性。     

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。     

点击功能化的叶酸受体靶向荧光纳米探针用于肿瘤细胞成像

采用点击化学偶联法对荧光二氧化硅纳米粒子表面进行叶酸功能化修饰,构建了一种叶酸受体靶向的荧光纳米探针,并成功用于肿瘤细胞的成像研究.首先通过St?ber法制备包裹钌联吡啶的荧光二氧化硅纳米粒子(RSiNPs),然后利用叠氮化硅烷偶联剂(Az-PTES)的水解反应在其表面引入叠氮基团,最后通过点击化学反应将炔丙基叶酸衍生物偶联到粒子表面.利用红外光谱对其偶联前后的叠氮基特征峰(2105 cm-1)进行表征,证实了叶酸功能化的荧光纳米探针(RSiNPs-Folate)已被成功制备.在生理pH条件下,以458 nm为激发波长,RSiNPs-Folate在601 nm处发射较强的红色荧光,且光稳定性较好.细胞成像结果表明,这种叶酸受体靶向的荧光纳米探针能够有效地标记叶酸受体呈阳性的人宫颈癌细胞(HeLa),而叶酸受体呈阴性的人肺癌细胞(A549)未观察到明显的荧光.叶酸竞争性结合实验证明了这种叶酸受体介导的肿瘤细胞成像机制.此探针能够实现混合细胞体系中HeLa细胞的选择性识别与荧光成像.与酰胺化反应偶联叶酸相比,这种点击功能化的纳米探针的合成方法简单、反应条件温和、产率高,可用于不同肿瘤细胞的荧光标记与成像.     

L-Cys/MPA共修饰CdTe量子点:制备、表征及其在细胞标记中的应用

以L-半胱氨酸(L-Cys)和巯基丙酸(MPA)为共修饰剂在水相中快速合成高质量CdTe量子点.通过紫外-可见分光光谱、荧光光谱、荧光寿命衰减曲线、透射电子显微图片、XRD图谱等相关方法对产物进行表征.调节L-Cys和MPA的摩尔比,对CdTe量子点的生长速率和光学特性有明显影响.结果证实:与单一修饰剂L-Cys或MPA相比,L-Cys/MPA共修饰CdTe量子点具有较快的荧光发射峰红移速率,且其粒径分布均一、稳定性强.50L-CdTe(L-Cys与MPA摩尔比为50%)的荧光量子产率达到66.4%,75L-CdTe(L-Cys与MPA摩尔比为75%)的荧光寿命为46.8 ns.细胞毒性实验证明75L-CdTe量子点对SiHa细胞毒性较小,细胞存活率为75%~95%.进一步将其用于标记细胞,表明75L-CdTe量子点能有效地对SiHa细胞进行荧光标记.L-Cys/MPA共修饰CdTe量子点具有良好的荧光特性和生物相容性,在生物医药领域具有重要的应用价值.     

啤酒基荧光碳点的绿色合成及其在Fe3+检测和细胞成像中的应用

以啤酒为碳源,通过水热法合成了一系列啤酒基荧光碳点,其中以齐鲁工业大学自酿啤酒合成的碳点相比其他品牌啤酒合成的碳点具有更好的发光效率。该碳点表现出发射波长随激发波长变化而变化的性质,最大发射波长为475 nm,呈现蓝色荧光。利用透射电子显微镜、X射线衍射技术、傅里叶变换红外光谱、紫外－可见吸收光谱和荧光光谱等对碳点结构及其光学特性进行了表征。基于Fe3+对碳点的特异性荧光猝灭,建立了灵敏的Fe3+检测方法,线性范围为0.3 ~ 45 μmol/L,检出限达91 nmol/L,并成功用于实际水样中Fe3+浓度的分析。所合成的碳点具有良好的生物相容性和细胞膜穿透性,可用于细胞内Fe3+的可视化成像分析和多色细胞成像。     

碳点-核酸/氧化石墨烯荧光探针用于miRNA-21的细胞成像

通过生物偶联方式,将无毒的碳点(Carbon Dots,CD)表面功能化上核酸,以核酸功能化的碳点(CD-DNA)为荧光团,氧化石墨烯(GO)为猝灭剂,二者组装成CD-DNA/GO纳米荧光探针,CD与GO之间产生长程共振能量转移(long-range resonance energy transfer,LrRET),CD荧光猝灭。当miRNA-21存在时,DNA与其杂交,CD从GO表面分离,二者之间的荧光共振能量转移被打断,碳点荧光恢复,通过荧光"开"方式检测miRNA-21,检测限为0.2nmol/L,线性范围为1~500nmol/L。该探针成功应用于血癌K562细胞中miRNA-21的原位成像,为血癌的原位诊断和治疗提供了研究依据。     

荧光碳点在分析传感中的应用进展

荧光碳点（CDs）是2004年发现的一种新型碳基纳米材料,呈球形、粒径在2～10 nm左右,具有优异的荧光性能、易于功能化修饰、抗光漂白性强、环境危害低、生物相容性好以及合成原料来源丰富等特点,被认为是有机荧光染料和半导体量子点的最佳替代品,在光电学、光催化、化学传感和生物成像等领域有着广阔的应用前景。本文主要介绍了CDs作为化学传感器的荧光检测机制,重点总结了近年来CDs在离子、有机小分子以及生物大分子检测等方面的应用,以期为荧光纳米探针的设计与应用提供理论和研究依据。