新型氮掺杂碳点的合成及其在金属离子检测和细胞成像中的应用

发布时间：2020-06-22 07:59

【摘要】：作为一种新型纳米材料,碳点由于其独特的光学和化学性质、优良的生物相容性和较低的制备成本等优点,近年来在科学界和工业界获得了广泛的关注,目前已被应用于光电子学、生物学、医学及传感器等各个领域。与传统的基于重金属如镉和铅所合成的半导体量子点相比,碳点的合成和应用过程对环境更加友好,而且其生物毒性低、水溶性好和发光稳定性等均优于半导体量子点。本论文选用水热合成法,制备了2种氮掺杂的碳点材料,并将其作为荧光探针应用于对Co2+与Hg2+离子的检测以及细胞成像过程。论文主要分为三个章节:第一章:简要介绍了各种荧光碳纳米材料及其分类,总结了碳点的不同合成方法及其在离子检测、生物传感器和食品安全检测等方面的应用。第二章:采用柠檬酸作为碳源,二乙烯三胺作为氮源,基于一步水热合成法制备具有亮蓝色荧光的氮掺杂碳点。优化了反应物料比、反应时间和反应温度等参数。所得碳点的粒径分布为1.2-4.0 nm,平均粒径为2.3 nm,最佳荧光激发和发射波长分别为391 nm和438 nm,荧光量子产率为58%。基于该碳点荧光可被Co2+离子猝灭的现象设计了选择性检测水中Co2+离子含量的荧光定量方法。该方法对Co2+离子的检测限为0.4μmol·L-1,线性范围为1-90μmol·L-1。基于该碳点对Co2+离子的高选择性和灵敏性,以生物细胞内部及周边Co2+离子浓度分布成像为例,进一步探讨了其在监测细胞或有机体中维生素B-12或其他含Co2+离子药物分布情况等方面的潜在能力。第三章:采用环糊精和二乙烯三胺分别作为碳源和氮源,利用水热合成法制备了一种新型碳点,优化了碳点的合成时间,反应温度及反应物料比。经抗坏血酸修饰后使该碳点表面具有了酰胺功能团,利用修饰后的碳点构建了具有高选择性和高灵敏度的Hg2+离子荧光探针。所合成碳点的荧光最佳激发和发射波长分别为338 nm和415 nm。所构建Hg2+离子荧光探针的线性浓度范围为0.2-2μmol·L-1,检测限为0.07μmol·L-1。细胞毒性测试结果表明该探针对细胞活力几乎没有影响,进一步将其应用于对细胞内部及周边的Hg2+离子分布情况成像过程。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O657.3;TB383.1
【图文】：

蓝色荧光,功能化,细胞内,体系

Fig. 3.9 The cytotoxicity test of fluorescence CDs-AAprobe on BEL-7402 ce共聚焦显微镜图（图 3.10）所示，BEL-7402 细胞与功能化碳点一胞内产生明亮的蓝色荧光，表明碳点很容易进入细胞体系内。将浓度·L1的 Hg2+离子混入荧光标记的细胞体系内后，荧光碳点与 Hg2+离，体系的荧光消失，表明碳点能够作为荧光探针对细胞周围及内部布情况进行成像。

【参考文献】