本文關鍵詞：氮摻雜熒光碳點的合成及其在細胞成像和藥物分析中的應用研究

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【摘要】：碳點(Carbon dots,CDs)作為一種新型的熒光碳納米材料以其優(yōu)異的光電性質(zhì)、良好的生物相容性等優(yōu)點受到了人們的廣泛關注,在細胞成像及藥物分析等領域具有較好的應用潛力。然而碳點在制備和應用方面仍然存在一些主要問題,比如碳點的發(fā)射波長多在藍光區(qū),且量子產(chǎn)率不高,這與生物體自身背景熒光十分相近且不利于在細胞中的成像。因此,研究者在提高碳點的量子產(chǎn)率以及拓寬其應用方面面臨著巨大的挑戰(zhàn)。對此,本文從材料的篩選和碳點的制備出發(fā),通過成功合成具有不同特性的氮摻雜碳點,考察了其在細胞成像中的應用,并進一步構建了一種藥物分析方法。論文的主要內(nèi)容概括為如下兩個部分:(1)以甲硫氨酸為原料一步水熱法合成氮摻雜的碳點用于細胞成像。本文選取甲硫氨酸為原材料,通過一步水熱法合成具有氮摻雜特性以及優(yōu)異的光學性質(zhì)的碳點。通過透射電子顯微鏡(TEM)表征顯示,該碳點為球形或類球形狀,平均粒徑約為5 nm;X射線電子光譜和傅里葉變換紅外光譜、拉曼光譜等表征結(jié)果得到該碳點主要含有C、O、N和S四種元素,帶有羥基、羧基、氨基等官能團,使得此碳點具有極好的水溶性。該碳點具有良好的光致發(fā)光性能,最大激發(fā)波長與發(fā)射波長分別位于330 nm和405 nm處。除此之外,它還具有抗光漂白性和良好的光穩(wěn)定性,使得在酸堿、高鹽濃度等條件下,其熒光強度幾乎不發(fā)生改變。該碳點以其低的細胞毒性以及良好的生物相容性,可以進入細胞并充分地點亮整個細胞,具有用作生物成像試劑的潛能。(2)以蠶絲為原料合成氮摻雜的高量子產(chǎn)率碳點及其應用研究本文采用含氮量(18%)較高的天然蠶絲為原料,通過水熱法,一步合成了具有藍色熒光且量子產(chǎn)率高達61.1%的氮摻雜碳點。高倍透射電鏡和原子力顯微鏡表征結(jié)果顯示,該碳點粒徑分布均勻,平均粒徑為5.6 nm,形貌為球形或類球形。通過傅里葉變換紅外光譜、拉曼光譜、X射線衍射光譜等表征,證明該碳點含有C、N、O等元素,表面含有羥基、羧基、氨基等官能團。在高鹽濃度以及絕大多數(shù)有機試劑仍可保持光化學穩(wěn)定性。基于碳點表面的羥基與Fe~(3+)間的相互作用可導致碳點熒光猝滅,從而建立了一種檢測Fe~(3+)的方法。其次,還將碳點紡入電紡絲纖維膜,使碳點的應用范圍得到了拓展,我們期望后續(xù)研究中可以將其用作固相傳感。最后,我們還將碳點與二氧化錳納米片構成探針,通過發(fā)生能量轉(zhuǎn)移實現(xiàn)對谷胱甘肽的檢測。通過以上兩部分的研究發(fā)現(xiàn),以甲硫氨酸為原料合成出的碳點具有氮摻雜的特性,該碳點以其良好的發(fā)光性能,低細胞毒性被成功用于細胞成像,拓寬了合成碳點的原材料范圍。以蠶絲和檸檬酸為原料合成的高熒光量子產(chǎn)率的碳點,不僅可以用于檢測Fe~(3+),還可以通過構建探針建立對谷胱甘肽的檢測方法,拓寬了碳點的應用范圍。除此之外,制備上述碳點的方法均快速、簡便,可用于大批量制備。
【學位授予單位】：西南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O613.71;R917

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