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一种荧光碳量子点的绿色合成方法及其应用研究*

2021-07-23陈鹏王超丽王雪娇吴红杨锋

生物医学工程研究 2021年2期
关键词:生物方法研究

陈鹏,王超丽,王雪娇,吴红,杨锋△

(1.空军军医大学药学系药物化学与分析教研室,西安 710000;2.空军军医大学第二附属医院胸外科,西安 710000)

1 引 言

2004年,Xu等[1]在分离单壁碳纳米管的过程中,首次发现了能发出荧光的碳量子点(carbon quantum dots, CQDs)。CQDs作为碳纳米材料的新成员,其尺寸一般小于10 nm[2]。与传统的半导体量子点和有机荧光染料相比,CQDs在生物成像领域具有以下明显优势:(1)光学性能优异;(2)物理、化学性能稳定,不易分解,耐光漂白;(3)生物相容性高[3]。因此,CQDs被越来越多地应用于肿瘤细胞、细菌等生物检材的荧光成像和荧光追踪当中。

CQDs的合成方法大致可分为:自下而上和自上而下的两种方法[4-5]。自下而上法包括燃烧法、水热碳化法、微波辅助合成、化学氧化法等。这些方法一般以小分子前驱体如葡萄糖、氨基酸、离子液体等为碳源进行碳化聚合[6]。Bayat等[7]仅使用葡萄糖作为碳源,去离子水作为溶剂在200℃下水热处理合成了具有绿色荧光的CQDs。另外,自上而下的方法主要以剥离和分解相对较大的富碳物质,如石墨、碳纤维、石墨烯和碳纳米管等,并通过电化学氧化、电弧放电、激光烧蚀等多种方法将炭基质的大颗粒转化为直径小于10 nm的碳量子点[8-9]。然而,这些方法不可避免加入强酸、强碱和强氧化性的有毒溶剂,增加了CQDs的提纯难度和生物安全风险。此外,昂贵的原材料及生产设备也增加了其制备成本。因此,开发绿色、环保和低成本的CQDs很有必要。最近,以含碳量丰富的天然产物为碳源制备的CQDs被广泛报道[10-11],成为目前的研究热点。……

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