荧光碳量子点的制备及其在生物检测方面的应用

发布时间：2020-06-11 01:01

【摘要】：碳量子点荧光纳米材料目前广泛应用于生物医药,生物传感和光电设备领域。通过巧妙的结构设计,最大限度地简化合成手段与修饰及纯化程序,制备具有较高光电性能,良好生物相容性及安全性的碳量子点,并应用于生物传感及诊疗,是纳米生物医学领域研究和发展至关重要的问题之一。本论文以制备具有优异荧光性能的碳量子点为基础,利用碳量子点构造纳米荧光探针,对生物分子进行检测。本文的第一部分工作以柠檬酸为碳源,色氨酸为辅助试剂,乙二醇有机溶剂作为反应介质,利用水热合成法一步合成了量子产率高达66.08%的氮,磷掺杂碳量子点,且荧光性能稳定。利用TEM,FTIR,XPS,紫外吸收光谱仪,荧光光谱仪对其形貌结构与光学性质进行了表征。利用所制备的氮,磷掺杂碳量子点的优异荧光性能,以化学偶联构建纳米荧光探针,利用荧光淬灭机制,采用无标记荧光探针检测肿瘤标志物CEA抗原。这种光稳定性强的氮,磷掺杂碳量子点可以高效灵敏地检测CEA抗原,同时具有特异性。该荧光探针在检测肿瘤标志物方面具有安全性及可靠性,在疾病诊断方向具有潜在价值。本文的第二部分工作利用微波辅助水热法合成了具有高量子产率的掺钆碳量子点,这些掺钆碳量子点的尺寸在4~8 nm范围内,可以用简单的离心方法进行纯化处理。碳微球也是用这种微波辅助水热法制备的。我们以掺钆碳量子点为荧光探针,以碳微球为淬灭剂,开发了一种基于荧光淬灭恢复的纳米探针,该探针用来高效灵敏地检测葡萄糖。该生物传感器制备成本低廉,毒性小,灵敏度高且具有特异性。而且,我们之后将该传感器用于人类血清葡萄糖含量的检测,实验结果进一步验证了该传感器今后在糖尿病诊断领域的发展前景。
【图文】：

上海交通大学硕士学位论文2）生物传感器：研究与开发基于纳米材料(如碳纳米管、金纳米粒传感器，实现对目标生物分子的特异性检测，为疾病的早期诊断提（3）纳米载药系统：研究与开发基于生物相容性好，毒性低的功能如碳纳米管、碳量子点等)，将其与药物结合，发展高效、安全、高控的纳米药物载体及基因治疗载体。

上海交通大学硕士学位论文图 1-2 所示是碳点典型的吸收光谱和荧光光谱，碳点的激发光谱宽吸收范围从紫外区延伸到可见区，且紫外区通常表现出非常强的可见光区域吸收强度逐渐减小。点作为一种纳米粒子，其光致发光（PL)受到尺寸及激发波长的影响机荧光分子只能吸收固定频率的入射光且发射光单一的不足，同时组分同时检测提供了可能。随着激发波长增加，，发射光谱会出现相且强度减小。点和半导体量子点相似，其电化学发光 (ECL)不受粒子尺寸的影响决于其表面态。其发光机理是：由电极氧化和电极还原分别产生带.+和带负电荷的 R.-，经过电子转移形成了激发态的 R*，当激发态的 R 时，就会产生电化学发光。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.3;TB383.1

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