基于氮掺杂碳点荧光猝灭法检测铜离子

作为一种新型的碳纳米材料,掺杂碳点具有量子产率高、可调的发光范围、良好的水溶性和生物相容性等优点,使其在环境、电子发光、生物成像和细胞标记等领域显示出广泛的应用前景。本课题组以柠檬酸为碳源,谷胱甘肽为氮源,用水热法成功合成了氮掺杂碳点,将其作为荧光探针用于微量铜离子的检测。     

单激发双发射近红外荧光碳量子点制备、荧光性能与细胞成像

探索合成方法简单的近红外比率荧光探针具有重要意义。本文以高山榕树叶为碳源,乙醇、丙酮为提取剂,采用溶剂热法于200℃高压反应釜中反应10 h,一步合成具有近红外双发射荧光特性的碳量子点(CDs)。透射电镜(TEM)表明合成的CDs分散性好、平均尺寸约为4.70 nm,晶格常数为0.32 nm。X射线衍射(XRD)结果显示该碳点在2θ=22°附近有一个较宽的衍射峰,表明该CDs为sp~2杂化的无定形碳。傅里叶红外光谱(FT-IR)显示其含有氨基、羰基、醇羟基和甲基。荧光光谱表明,最大激发波长410 nm,最大发射波长为466 nm和676 nm。以硫酸奎宁做参比测得荧光量子产率为26.31%。实验还探讨了CDs的酸碱、光学、抗盐和金属离子的稳定性以及细胞成像效果。以上结果表明,该碳点具有原料廉价易得、制作简便、对酸碱稳定、抗光漂白性良好等优点,具有良好的光学成像应用前景。     

壳聚糖基聚合物碳点荧光材料合成及其自组装载药应用（英文）

荧光碳点具有化学稳定性好、毒性小、可表面功能化等优点,引起了人们极大的兴趣。近年来,由高分子多糖合成的聚合物碳点成为另一研究热点。本文通过水热法合成了一种壳聚糖基荧光聚合物碳点材料(P(CS-g-m PEG-CA)CDs),并用于载药研究。基于壳聚糖和聚乙二醇既是碳点的碳源也是碳点的钝化试剂,本文选择壳聚糖接枝聚乙二醇单甲醚和柠檬酸衍生物作为聚合物碳点的碳源,以提高聚合碳点的量子产率。另外,聚合物碳点还可以保留聚乙二醇与壳聚糖分子结构,为其在载药方面的应用提供有利条件。采用红外光谱、紫外光谱、X射线衍射、光电子能谱、透射电子显微镜和光致发光光谱对P(CS-g-m PEG-CA)CDs进行了结构表征以及p H值稳定性的测试。结果表明,所合成的P(CS-g-m PEG-CA)CDs具有较高的荧光量子产率(66.81%)、较长的荧光寿命(15.247 ns)、良好的p H稳定性。以阿霉素为模型药物,利用该聚合物碳点进行了负载研究,结果表明,当聚乙二醇单甲醚取代度为11.9%时,聚合物碳点的载药量最高为51.3%,最大药物释放率为28.7%,此外,药物的装载和释放可以通过m PEG的接枝率进行控制。采用MTT法评价了聚合物的碳点对鼻咽癌细胞(CNE-2)的毒性作用。研究表明,空白聚合物碳点无明显细胞毒性,CNE-2细胞存活率随着载药胶束的增加而降低,说明载药胶束对CNE-2细胞有较强的抑制作用。可见该P(CS-g-m PEG-CA)CDs在荧光标记、药物递送、荧光示踪系统和控制释放方面,具有一定的应用前景。     

Fe3O4/CA@CQDs磁性荧光复合材料的制备及表征

为了制备出低毒且性能优异的磁性荧光复合材料,选用发光稳定且生物相容性高的碳量子点(CQDs)作为荧光探针,分别采用一步水热法和化学共沉淀法制备了荧光性能优异的CQDs和超顺磁性四氧化三铁(Fe_3O_4),再以生物相容性较好的柠檬酸(CA)修饰Fe_3O_4,得到表面富含功能性羟基和羧基的Fe_3O_4/CA,通过偶联剂乙二胺将CQDs与Fe_3O_4/CA连接,成功制得Fe_3O_4/CA@CQDs磁性荧光复合材料。并对其进行红外光谱(FTIR)、荧光光谱、振动样品磁强计(VSM)、X射线衍射仪(XRD)、荧光显微镜及透射电子显微镜(TEM)表征,结果表明:Fe_3O_4/CA@CQDs为核壳结构,粒径为30～40 nm,饱和磁化强度为20.14 A·m~2·kg~(-1),该双功能复合材料具有优良的荧光性能和磁性能,细胞毒性低且生物相容性高,有望取代传统荧光磁性纳米复合材料,并广泛应用于生物医学领域。     

基于明胶制备碳量子点及其光学性能的研究

通过水热法采用热解明胶制备出有蓝色荧光的碳量子点,并通过单因素优化实验对制备碳量子点的温度、时间进行优化以选择出制备碳量子点的最佳条件,结果表明在水热反应温度为200 ℃,反应时间为6 h时制备的碳量子点的荧光性能最强。同时,利用透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、Ｘ射线衍射(XRD)、紫外-可见吸收光谱(UV)及荧光光谱(PL)等手段对最佳条件下制备的碳量子点进行测试与表征,结果表明,该方法制备的碳量子点量子产率为39.4%,与不掺杂的碳量子点相比其量子产率相对较高,这可能是因为有N元素的存在使得量子产率有所提高;所制备的碳量子点不仅具有丰富的含氧官能团而且抗光漂白性能良好,形态主要是均匀分散的球形,没有明显的晶格条纹,这与相关文献报道的碳量子点的形态相一致,其在250～300 nm有较弱的吸收,但无明显的特征吸收峰,这可能是由于C=O基团的n-π*跃迁引起的;此外,还讨论了氙灯照射时间、pH、碳量子点浓度、不同类型溶剂及离子强度等因素对碳量子点荧光性能的影响,研究结果表明,氙灯照射时间及离子强度对碳量子点荧光性能几乎无影响,在过酸或过碱的条件下其荧光强度相对较弱,原因可能是在过酸或过碱的条件下发生质子化或非质子化的作用导致其荧光强度减弱;且碳量子点溶液随着其浓度的增加,荧光强度先增加后减小;而对于溶剂类型而言,其在极性溶剂中的荧光强度大于其在非极性溶剂中的荧光强度,说明该方法制备的碳量子点具有良好的水溶性。     

以固态法一步合成的荧光碳点为探针测定人体尿液中阿霉素

以柠檬酸和尿素为碳源和氮源,采用固态法一步合成出量子产率高达23%的荧光碳点。表征结果表明,所合成的荧光碳点为平均粒径为3~4 nm的球形,表面富含羟基、羧基和胺基等基团。此外,碳点的XRD谱图显示出无定型碳的特征峰。以所制备的碳点为荧光探针,基于碳点和阿霉素之间的共振能量转移而猝灭碳点的荧光,建立了阿霉素定量分析新方法。实验中考察了溶液的pH值和孵化时间的影响。在最佳实验条件下,阿霉素浓度在0.67~16.67 μg·mL-1范围之间与碳点的荧光猝灭值ΔF呈良好的线性关系(R2=0.995),检出限为0.22 μg·mL-1,回收率为83.0%～89.2%,相对标准偏差小于2.5%(n=5)。尿样中常见物质对测定干扰较小,显示出所建立的方法具有较好的选择性。     

壳聚糖碳点的水热法制备及其对金属离子的选择性研究

以壳聚糖为碳源通过水热法合成碳点,对影响碳点荧光强度的水热温度、水热时间和壳聚糖质量分数进行考察。通过紫外分光光度计、荧光分光光度计、原子力显微、Fourier红外光谱仪、X-ray光电子能谱、X射线衍射仪对壳聚糖碳点的光学性质、化学结构、晶体结构、形貌结构等进行表征分析。结果表明,在水热温度200℃、水热时间9 h、壳聚糖质量分数2%的条件下制备得到的壳聚糖碳点量子产率为32.86%。碳点呈现出主要尺寸为3～10 nm的球形颗粒状,且在波长335 nm激发下,发射峰位于410 nm(蓝)。对金属离子的选择性研究分析表明,Fe~(3+)对碳点溶液的荧光猝灭效应最显著,说明碳点对Fe~(3+)具有较好敏感性和高选择性,且荧光猝灭效率对Fe~(3+)浓度在0～100μmol/L范围内呈现线性响应,因此有望将碳点作为荧光探针应用于Fe~(3+)的检测表征。     

壳聚糖基聚合物碳点荧光材料合成及其自组装载药应用

荧光碳点具有化学稳定性好、毒性小、可表面功能化等优点,引起了人们极大的兴趣。近年来,由高分子多糖合成的聚合物碳点成为另一研究热点。本文通过水热法合成了一种壳聚糖基荧光聚合物碳点材料（P（CS-g-mPEG-CA）CDs）,并用于载药研究。基于壳聚糖和聚乙二醇既是碳点的碳源也是碳点的钝化试剂,本文选择壳聚糖接枝聚乙二醇单甲醚和柠檬酸衍生物作为聚合物碳点的碳源,以提高聚合碳点的量子产率。另外,聚合物碳点还可以保留聚乙二醇与壳聚糖分子结构,为其在载药方面的应用提供有利条件。采用红外光谱、紫外光谱、X射线衍射、光电子能谱、透射电子显微镜和光致发光光谱对P（CS-g-mPEG-CA）CDs进行了结构表征以及pH值稳定性的测试。结果表明,所合成的P（CS-g-mPEG-CA）CDs具有较高的荧光量子产率（66.81%）、较长的荧光寿命（15.247 ns）、良好的pH稳定性。以阿霉素为模型药物,利用该聚合物碳点进行了负载研究,结果表明,当聚乙二醇单甲醚取代度为11.9%时,聚合物碳点的载药量最高为51.3%,最大药物释放率为28.7%,此外,药物的装载和释放可以通过mPEG的接枝率进行控制。采用MTT法评价了聚合物的碳点对鼻咽癌细胞（CNE-2）的毒性作用。研究表明,空白聚合物碳点无明显细胞毒性,CNE-2细胞存活率随着载药胶束的增加而降低,说明载药胶束对CNE-2细胞有较强的抑制作用。可见该P（CS-g-mPEG-CA）CDs在荧光标记、药物递送、荧光示踪系统和控制释放方面,具有一定的应用前景。     

两亲性壳聚糖基聚合物碳点的合成及其在载药方面的应用

通过水热法合成了系列具有高荧光量子产率（42.9%）辛基化壳聚糖基两亲性聚合物碳点荧光材料。利用红外光谱、紫外吸收光谱、光电子能谱、透射电镜、X射线衍射及荧光光谱对聚合物碳点进行了表征。以阿霉素为模型药物,研究了聚合物碳点对阿霉素的载药性能。当辛基取代度为76.42%时,其最大载药量和包封率分别为49.6%与47.4%。在磷酸盐缓冲液中,载药纳米胶束呈前期快速释放,后期缓慢释放的双相特征。将载药纳米胶束与鼻咽癌细胞作用,发现其存活率随着载药纳米胶束加入量的增加而降低,说明该纳米胶束对鼻咽癌细胞有一定的抑制作用。总之,该聚合物碳点材料在药物载体与荧光示踪方面有潜在的应用价值。     

基于一步水热合成荧光碳点的水样中亚硝酸根离子的检测研究

碳基荧光纳米点是一类新型的碳纳米材料,由于具有低毒性、生物兼容性优异、成本低、原料丰富等特点,而被广泛的应用于生物标记、荧光分析、防伪等多方面并具有巨大的应用前景。亚硝酸盐可导致人类高铁血红蛋白血症,有潜在的致癌性。通过盐酸多巴胺、邻苯二胺为原料一步水热法制备,提纯分离后得到目标产物——荧光发射波长为535 nm的黄绿色碳点。实验结果表明,该碳点溶液对亚硝酸根离子具有特异性响应,碳点的荧光被turn-off,检测范围为0～12μg·mL^-1,检出限为0.116 6μg·mL^-1(S/N=3,n=3)。此外,通过三种水样加标实验,回收率在93.9%～97.2%之间(RSD范围为0.03%～0.29%,n=3)。该荧光碳点合成方法快速简便,在污染物检测尤其是有毒亚硝酸盐污染物检测中有着较大的应用潜力,可作为水源地监测的重要补充手段。     

N掺杂碳量子点光稳定剂的制备及光学性能

利用水热反应,以柠檬酸为碳源制备碳量子点,再以2,2,6,6-四甲基哌啶胺为修饰剂,使碳量子点表面的含氧基团与2,2,6,6-四甲基哌啶胺反应,实现了碳量子点的功能化。实验结果表明,修饰后的碳量子点紫外吸收和蓝色荧光发射特性明显优于未修饰的碳量子点。修饰后的碳量子点平均粒径为3.16 nm,荧光量子产率为21.2%,水溶性好,颜色浅,可作为高得率浆纸张的光稳定剂使用,并能提高纸张初始白度3ISO%~4ISO%。随着自由基捕获剂基团的引入,碳量子点能有效捕获纸张因光照而产生的活性自由基,提高了纸张的耐光性。     

一步微波法合成碳点及其荧光性质研究

近年来合成水溶性的荧光碳点受到越来越多研究者的关注。相对于传统的镉基、硅基量子点和有机染料,碳点毒性低,性质稳定,可以进行化学修饰,并且可以和多种有机,无机,生物分子相容,在众多领域中得到广泛应用。以抗坏血酸为原料经过一步微波反应制备了荧光碳点。并通过X射线衍射(XRD),透射电镜(TEM),紫外-可见吸收光谱,荧光光谱,傅里叶红外光谱(FTIR)进行表征。结果显示以抗坏血酸为原料制备的碳点近似球形,大小均匀,分散性良好,无团聚现象,荧光强度大;表面富含羧基和羟基,发射波长依赖于激发波长,并且具有很强的亲水性。在pH 3～11的范围内具有良好的荧光性能。     

生物质焦油制备的碳量子点

利用生物质热解副产物焦油为碳前驱体,采用反相微乳液法和P_2O_5碳化法制备了荧光碳量子点。反相微乳液法制备的碳量子点为规则球状结构,粒径均一,平均粒度为4.3 nm,晶面间距为0.25 nm,对应于石墨碳的(100)晶面;P_2O_5碳化法制备的碳量子点为蜂窝状结构,平均粒径为6.8 nm,晶面间距为0.33 nm,对应于石墨碳的(002)晶面。两种方法制备的碳量子点均具备石墨结构特征,碳量子点荧光产率分别为85.3%和24.3%。     

微波水热法制备Gd3+掺杂的碳量子点型高性能磁共振-荧光双模态分子影像探针

以同时提供钆源和碳源的钆喷酸单葡甲胺为前驱体,利用微波作为加热手段实现分子水平上的搅拌,达到低温、短时间内制得均匀的小粒度Gd³⁺掺杂碳量子点(Gd³⁺/CQDs-MH)的目的。当前驱体在250 ℃下微波水热反应45 min时,获得的Gd³⁺/CQDs-MH表现出较高的量子产率和极强的磁共振性能,避免了传统加热方式对碳量子点的发光能力和弛豫性能极难同时提高的矛盾。该条件下合成出尺寸约1.0 nm的碳量子点,其荧光量子产率为11.0%,Gd³⁺的掺杂质量分数达16.9%,纵向弛豫性能高达4 545.3 mmol^-1·L·s^-1 ([Gd³⁺]=0.01 mmol·L^-1)。并且,该碳量子点对HeLa细胞无明显毒性,有望用作高弛豫性能和高发光性能的磁共振-荧光双模态探针。     

反相微乳液法制备尺寸可调的高荧光碳量子点(英文)

在反相微乳液体系中,以抗坏血酸作为碳源制备具有高强度荧光的碳量子点。实验中通过调整水和表面活性剂的量比实现对碳量子点尺寸大小的控制,利用十六烷基胺修饰碳量子点。当激发波长为360 nm时,碳量子点的量子产率最高为47%。当水和表面活性剂的量比从20增加到50时,碳量子点的尺寸也随之而增大。     

氮-磷共掺杂石墨烯量子点制备及荧光特性

为了制备氮-磷共掺杂石墨烯量子点(N,P-GQDs)以探索其荧光性质的可调性,我们采用水热法以柠檬酸为碳源,六氯三聚磷腈为氮源、磷源,制备出了蓝色光致发光的氮-磷共掺杂石墨烯量子点(N,P-GQDs)。通过一些测试表征可以发现:制备的N,P-GQDs尺寸分布均匀,其横向平均尺寸约4.8 nm,晶格间距为0.24 nm,纵向平均厚度约0.95 nm。在光学性能测试中,观察到N,P-GQDs的荧光发射光谱对激发波长具有强的依赖性,其对可见光表现为较强的吸收性。通过量子产率公式计算得出N,P-GQDs的量子产率为10.4%。所制备出的N,P-GQDs具有优异的抗漂白能力及光学稳定性。通过调节样品的稀释浓度比例对N,P-GQDs的荧光性质的可调性进行研究,发现随着稀释倍数的增加,荧光强度先增加后下降。此外,发现制备的N,P-GQDs对Fe 3+产生强烈的复合作用,使N,P-GQDs荧光猝灭,由此建立了Fe 3+的传感分析方法。     

基于Schiff碱反应的新型碳量子点制备及其影响因素研究

通过简便水热合成方法,以戊二醛(GA)与3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)的Schiff碱反应制备了新型碳量子点。该碳量子点为直径2~7 nm的球体,激发波长为350 nm时,最大发射峰位于400 nm,量子产率为13.6%。实验表明,碳量子点的最佳制备条件是APTMS与GA的量比为1∶2,在180℃下加热8 h。碳量子点在p H=6.0磷酸缓冲液中的荧光强度最大,且荧光强度随测定温度(273~303 K)的升高而降低。     

基于碳量子点荧光恢复的三聚氰胺测定方法

在碳量子点溶液中加入汞离子,量子点的荧光被猝灭,加入三聚氰胺后荧光恢复。据此,建立了基于碳量子点荧光恢复测定三聚氰胺的新方法并应用于实际样品的分析。研究结果表明,在汞离子和碳量子点浓度之比为15∶10000且碳量子点浓度为4.0 g/L、pH值为7.5的实验条件下,方法的线性范围为3.0~60.0mg/L,检出限(3σ/k)为2.2 mg/L。方法应用于实际样品测定时,其回收率为95%~103%。     

兼具磁共振响应的碳量子点光致发光材料的构筑和性能

碳量子点作为光功能组分和纳米载体用于构筑磁共振-荧光双模态分子探针的研究才刚刚开始。本文首次以兼作Gd3+源和碳源的钆喷酸单葡甲胺为前驱体,研究了热裂解温度、保温时间和加热速率对前驱体碳化程度、所得产物量子产率和Gd3+掺杂量的影响。结果显示,前驱体在经历合理的热裂解条件(热裂解温度不高于350℃)后,可简便地制得Gd3+螯合物掺杂的碳量子点。该碳量子点除了具有优异的发光能力外(量子产率~7.6%),还表现出磁共振响应(纵向弛豫率~6.5 mmol-1·L·s-1),可用作磁共振-荧光双模态分子影像探针。