一锅法高效制备橙色荧光氧化石墨烯量子点及其在细胞pH成像中的应用

以价廉、易得的石墨片为原料,采用改进的Hummers法,简单、快速、高效地制备了具有良好生物相容性的橙色荧光氧化石墨烯量子点(GOQDs)。所制备的GOQDs尺寸约7.2 nm,具有尺寸均匀、晶格间距为0.20 nm的高度结晶的核心和氧化的外围结构。与大多数报道的碳点(CDs)、包裹掺杂碳点(掺杂 CDs)、石墨烯量子点(GQDS)和 GOQDs不同,我们的方法制备的 GOQDs显示出橙红色并具有激发波长独立的荧光发射。此外,GOQDs具有pH依赖性荧光发射、强的光漂白抗性、低细胞毒性、良好的水溶性(ρ=10 mg·mL^-1)和优异的生物相容性。这些特性使其成功应用于细胞pH成像。     

荧光石墨烯量子点制备及其在细胞成像中的应用

利用电化学方法在碱性条件下电解石墨棒, 通过常温下水合肼还原, 得到5～10 nm的荧光石墨烯量子点(Graphene Quantum Dots, GQDs). 通过透射电子显微镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)对所制备的GQDs进行形貌表征, GQDs的粒子大小均一, 为单层石墨烯. 通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、荧光光谱(PL)、紫外可见吸收光谱(UV-vis)、X 射线衍射光谱(XRD)对所制备的GQDs进行性质测定, 发现GQDs可以发出黄色荧光, 量子产率为14%, 毒性低、具有良好的水溶性、荧光稳定性和生物兼容性, 可顺利进入细胞, 在肿瘤细胞的成像研究方面具有广泛的应用前景.     

氮掺杂石墨烯量子点的制备及其在细胞成像中的应用

为克服现有量子点制备技术中存在的荧光量子产率较低及生物相容性差的问题,通过一步水热法合成一种高荧光量子产率的氮掺杂石墨烯量子点(N?GQDs),其荧光量子产率为94％.N?GQDs粒径在20～40 nm之间,最大激发波长为390 nm,发射波长为450 nm.N?GQDs呈现亮蓝色荧光,具有良好的光致发光作用.N?GQ...     

石墨烯量子点-金纳米簇比率荧光传感器用于海水pH检测

表层海洋pH正以约每年0.002的速度下降,这种变化将会对地球的化学循环和气候变化的物理化学参数产生潜在的影响。为了准确了解海洋的酸化程度,本文建立了一种快速准确检测海水pH的方法。采用柠檬酸热解法合成石墨烯量子点（GQDs）,以谷胱甘肽（GSH）为模板合成金纳米簇（GSH-AuNCs）,将GQDs和GSH-AuNCs结合制成GQDs-AuNCs比率荧光传感器,用于海水pH的检测。在酸性条件下,由于GSH-AuNCs表面的羧基发生质子化,GSH-AuNCs分子之间的静电斥力减弱因而发生聚集,荧光强度随之降低。在碱性条件下,GSH-AuNCs表面的羧基脱质子化,GSH-AuNCs分子之间的静电斥力增强,荧光强度也随之增强。在pH 2～11范围内,GQDs-AuNCs比率荧光探针的荧光强度比值(I₅₆₅/I₄₄₀)与pH之间呈线性相关。将该方法用于海水的pH检测,得到较好的实验结果。     

碳基量子点荧光传感器在环境检测中的应用研究

由于优越的光学性能、良好的水溶性及生物相容性,碳基量子点在荧光传感器方面的应用引起了越来越多人的关注,特别是对金属离子卓越的检测性能使其广泛应用于环境检测。为了帮助更好地了解到碳基量子点的应用,本文对碳量子点、石墨烯量子点、氧化石墨烯量子点的合成及其在环境检测中的应用进行总结,并对碳基量子点荧光传感器的应用进行展望。     

石墨烯量子点在生化分析中的应用研究进展

介绍了石墨烯量子点（GQDs）在生化分析领域如生物分子检测、金属离子检测、细菌检测、细胞成像、组织成像以及活体成像等方面的最新研究动态。     

温敏性碳量子点的快速制备、荧光性质及细胞成像应用

以草酸和尿素为碳源,超纯水为溶剂,采用微波方法快速合成了具有热敏性的氮掺杂碳量子点,对其形貌、结构、荧光性质和荧光强度的影响因素,以及细胞毒性进行了测试和讨论,并用于小鼠结肠癌细胞(CT26.WT)成像。结果表明,制备的碳量子点近似球形,粒径约3.8 nm。碳量子点具有良好的温度响应的荧光性质。在10~80℃温度范围内,相对荧光强度与温度之间存在良好的线性关系。随着温度的增加,碳量子点的荧光强度减小,温度从10℃升至80℃,相对荧光强度减少了25%,当温度反向降低时,其荧光强度恢复到原始值。碳量子点温度与荧光强度之间的线性关系,使之在温度响应的荧光传感领域具有潜在的应用价值。对碳量子点进行氮掺杂能有效提高其荧光量子产率,当草酸和尿素质量比为3∶1时,荧光量子产率最高,为9.5%。另外,合成的碳量子点还具有优异的抗盐性能、强稳定性等特点,不仅能有效被CT26.WT细胞吞噬,还显示出低毒性和生物相容性,MTT分析结果表明,在1 000μg·mL~(-1)的碳量子点存在下,CT26.WT细胞存活率达85%,荧光碳量子点有望作为温敏性的荧光纳米探针在细胞研究领域得到应用。     

氧化石墨烯/适配体-量子点荧光探针用于ATP检测EI北大核心CSCD

利用量子点标记技术,通过生物偶联方式,以无毒的In P/Zn S表面标记上ATP适配体(ABA-QD)为荧光团,氧化石墨烯(GO)为猝灭剂,二者组装成GO/ABA-QD纳米荧光探针,QD与GO之间产生长程共振能量转移(LrRET),量子点荧光猝灭。当ATP存在时,ATP适配体与其特异结合,构象改变,量子点从GO表面分离,二者之间的荧光共振能量转移被打断,量子点荧光恢复,通过荧光"开"方式检测ATP,检测ATP的检测限为40 nmol/L,线性范围为0.1~30μmol/L。该新型检测ATP的方法对肿瘤的发生、疾病的诊断以及活细胞原位成像等具有重要的意义。     

绿色、低成本球磨-水热法制备石墨烯量子点及其应用研究

以绿色、简单、成本低的球磨方法制备的石墨烯为碳源,采用一步水热法成功制备了分散性好、尺寸分布均一、平均直径为(4.80 ± 0.20) nm、厚度为1~3层石墨烯烯量子点.分别采用高分辨透射电镜、原子力显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱、紫外-可见吸收光谱、荧光光谱等对石墨烯量子点进行形貌、结构以及荧光性能的表征. 合成的石墨烯量子点可用于Fe.3+的非标记、特异性检测,检测线性范围为2.0×10.-6~7.0×10.-4 mol/L,检出限为1.8×10.-6 mol/L(S/N=3),同时对检测机理进行了推断,证明此石墨烯量子点用于自来水中Fe.3+的检测的可行性;基于其低毒性和优良的生物相容性,所制备的石墨烯量子点可应用于细胞成像研究.本研究为碳纳米材料的制备提供了一种新途径,也为石墨烯量子点在生化分析、成像等方面的研究奠定了基础.     

氮掺杂石墨烯量子点用于定量分析牛血清白蛋白的含量

合成了氮掺杂石墨烯量子点,并基于茜素红-氮掺杂石墨烯量子点之间的相互作用形成氢键复合物,茜素红可以对所合成的氮掺杂石墨烯量子点产生明显的荧光猝灭作用(荧光关),氮掺杂石墨烯量子点荧光强度的变化(F0/F)与茜素红浓度(2.78~23.59 nmol/L)具有良好的线性关系,检出限为1.24 nmol/L;继续向该溶液中加入牛血清白蛋白,会使原已发生荧光猝灭的氮掺杂石墨烯量子点溶液的荧光发射强度得以恢复(荧光开),且荧光发射强度的恢复与牛血清白蛋白浓度(0.1~0.375 g/L)之间具有良好的线性关系,检出限为0.011 g/L。此外,该"关-开"荧光检测体系被用来定量分析人尿液中的牛血清白蛋白含量,方法已用于实际尿液样品的定量分析。     

ZnO-离子液体功能化的石墨烯量子点的制备及荧光性能

利用水热法制备了ZnO-1-丙胺基-3-甲基咪唑氯离子液体功能化的石墨烯量子点溶液,通过紫外-可见吸收光谱、红外吸收光谱和透射电镜对其进行了表征.通过研究各种因素对ZnO-离子液体功能化的石墨烯量子点的荧光发射光谱的影响,发现Cr₂O₇^2-对ZnO-离子液体功能化的石墨烯量子点有荧光猝灭现象.实验结果表明,在优化的实验条件下,pH=5.0,Cr(Ⅵ)浓度为1.0×10^-7～1.6×10^-6 mol·L^-1时,Cr(Ⅵ)对ZnO-离子液体功能化的石墨烯量子点的荧光猝灭呈线性,其线性方程为F/F₀=0.969 5-0.008 4c,R=0.998 8,检出限为7.6×10^-2μmol·L^-1.     

Fluorescence studies of the interaction between chloramphenicol and nitrogen-doped graphene quantum dots and determination of chloramphenicol in chicken feed

Chloramphenicol (CAP) is a veterinary antibiotic that has been banned due to its severe side effects in humans. Through the application of manure, veterinary antibiotics can enter the soil, where they can be taken up by crops and vegetables and pose a potential health hazard to humans. Thus, it is highly desirable to develop a rapid and sensitive tool for on-site detection of CAP to ensure food safety and to control the abuse of antibiotics. To this end, nitrogen-doped graphene quantum dots (N-GQDs) were successfully prepared via microwave-assisted synthesis using citric acid and urea as carbon and nitrogen sources, respectively. Analytical results suggested that the interaction between N-GQDs and CAP could occurs via π-π stacking, which quenched N-GQD fluorescence. CAP spiked into chicken feed could be rapidly extracted with ethanol and quantified based on N-GQD fluorescence quenching without further separation. This method showed good recovery (97–102.6%), a low detection limit (1.8 ppm), and was not affected by interference from florfenicol, and thiamphenicol, legal substitute antibiotics. This method has excellent potential for determination of CAP in livestock feed and soil.     

Mn,B, N co-doped graphene quantum dots for fluorescence sensing and biological imaging

The fluorescent and quantum yield (QY) of graphene quantum dots has been improved in recent years by doped atoms, which have good application prospects in fluorescence sensors and biological imaging. Here, a one-step hydrothermal synthesis method was used to synthesize manganese ions bonded with boron and nitrogen-doped graphene quantum dots (Mn-BN-GQDs). Compared with the boron and nitrogen co-doping graphene quantum dots (BN-GQDs), the fluorescence properties and quantum yield of Mn-BN-GQDs are significantly improved. Meanwhile, Mn-BN-GQDs exhibit low toxicity and good fluorescence imaging in living cells and has high selectivity to Fe³⁺ ions. Therefore, this experiment design Mn-BN-GQDs as a fluorescence sensor to detect Fe³⁺ ions, providing strong evidence for the advanced high sensitivity, selectivity and wide detection range of the Mn-BN-GQDs as a fluorescence sensor. These results indicate a dual linear relationship with good linear relationships in the 10–100 μM and 100–800 μM ranges, and limit of detection are 0.78 μM and 9.08 μM, respectively. Cellular imaging results demonstrate that Mn-BN-GQDs can be used as fluorescence sensors in biological imaging. Mn-BN-GQDs can be used for fluorescence sensing in biological imaging in combination with low toxicity, QY and quantum dot lifetime.     

Enhancement of electro-optical response of ferroelectric liquid crystal: the role of graphene quantum dots

We present a pioneer study depicting a significant improvement in the photoluminescence (PL) intensity and display of an expeditious electro-optic response of ferroelectric liquid crystal (FLC) when doped with graphene quantum dots (GQDs). Significant threefold enhancement in PL intensity of GQDs/FLC composite material can be ascribed to the additive combination of emissions from GQDs and FLCs. Furthermore, promptness in electro-optical response by a factor of 34% can be attributed to the lowering of rotational viscosity of the FLC material due to the incorporation of GQDs. These results would certainly be helpful in realisation of highly luminescent and faster generation of LC systems.     

氧化石墨烯量子点对鸡卵清蛋白递送-免疫增强佐剂效力评估

利用改进的Hummers法氧化鳞片石墨,获得富含羟基和羧基的氧化石墨烯量子点(GOQDs)。通过透射电子显微镜、X射线衍射、红外光谱及拉曼光谱测试表征其理化性质。此外,利用鸡卵清蛋白(OVA)作为模式抗原,构筑GOQDs/OVA纳米疫苗并评估其载量、安全性、免疫效力等。结果显示,GOQDs/OVA纳米疫苗直径在5nm左右,具有高度的水分散性和稳定性。其对OVA的最大负载量约为 500mg·g^-1,在pH=5.5和7.4环境下24 h的释放率分别为74.65%和56.93%,表现出pH刺激响应释放性能。当GOQDs浓度在500μg·mL^-1以下时,不会引起溶血、细胞损伤、重要组织发生病变等现象。免疫后,与 OVA单独免疫对照组相比,GOQDs/OVA纳米疫苗可以诱导产生高水平的免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白G1(IgG1)及免疫球蛋白G2a(IgG2a)抗体,提高白细胞介素(IL)-1β、IL-2、IL-4和IL-6、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和γ干扰素(IFN-γ)的分泌,同时促进脾中辅助性(CD4⁺)和细胞毒性(CD8⁺)T淋巴细胞百分比的增加。     

氧化石墨烯量子点对鸡卵清蛋白递送-免疫增强佐剂效力评估

利用改进的Hummers法氧化鳞片石墨,获得富含羟基和羧基的氧化石墨烯量子点(GOQDs)。通过透射电子显微镜、X射线衍射、红外光谱及拉曼光谱测试表征其理化性质。此外,利用鸡卵清蛋白(OVA)作为模式抗原,构筑GOQDs/OVA纳米疫苗并评估其载量、安全性、免疫效力等。结果显示,GOQDs/OVA纳米疫苗直径在5 nm左右,具有高度的水分散性和稳定性。其对OVA的最大负载量约为500 mg·g^-1,在pH=5.5和7.4环境下24 h的释放率分别为74.65%和56.93%,表现出pH刺激响应释放性能。当GOQDs浓度在500 μg·mL^-1以下时,不会引起溶血、细胞损伤、重要组织发生病变等现象。免疫后,与OVA单独免疫对照组相比,GOQDs/OVA纳米疫苗可以诱导产生高水平的免疫球蛋白G(IgG)、免疫球蛋白G1(IgG1)及免疫球蛋白G2a(IgG2a)抗体,提高白细胞介素(IL)-1β、IL-2、IL-4和IL-6、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和γ干扰素(IFN-γ)的分泌,同时促进脾中辅助性(CD4⁺)和细胞毒性(CD8⁺)T淋巴细胞百分比的增加。     

Electrochemiluminescence resonance energy transfer between graphene quantum dots and graphene oxide for sensitive protein kinase activity and inhibitor sensing

Herein, a novel electrochemiluminescence resonance energy transfer (ECL-RET) biosensor using graphene quantum dots (GQDs) as donor and graphene oxide (GO) as acceptor for monitoring the activity of protein kinase was presented for the first time. Anti-phosphoserine antibody conjugated graphene oxide (Ab-GO) nonocomposite could be captured onto the phosphorylated peptide/GQDs modified electrode surface through antibody–antigen interaction in the presence of casein kinase II (CK2) and adenosine 5′-triphosphate (ATP), resulting in ECL from the GQDs quenching by closely contacting GO. This ECL quenching degree was positively correlated with CK2 activity. Therefore, on the basis of ECL-RET between GQDs and GO, the activity of protein kinase can be detected sensitively. This biosensor can also be used for quantitative analysis CK2 activity in serum samples and qualitative screening kinase inhibition, indicating the potential application of the developed method in biochemical fundamental research and clinical diagnosis.     

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。