石墨烯/有机共轭体系的光热效应与应用
发布时间：2021-07-26 17:58
本文对近几年来石墨烯/有机共轭体系在光热效应领域取得的重要研究进展进行了总结评述。虽然有机光热试剂具有优异的光热转换效率和良好的生物相容性,但是,有机光热试剂的光稳定性差,限制了其实际应用。现有研究结果表明,石墨烯可显著地增强有机共轭体系的光稳定性,大幅提高其光热转换效率。此外,石墨烯/有机共轭体系还可集多种功能于一体,例如:光声成像指导下的光热治疗、pH响应的荧光成像和光热治疗、光热和光动力联合治疗等,这对有机共轭体系在光热治疗领域的应用具有重要意义。本文总结的研究结果及所作的分析,希望对新型有机共轭体系的光热效应及后续研究起到一定的参考和促进作用。
【文章来源】：影像科学与光化学. 2017,35(04)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
图５（ａ）不同浓度的带正电荷的石墨烯／聚噻吩复合材料的光热升温曲线；（ｂ）带正电荷的石墨烯／聚噻吩复合材料光热杀菌效果增强的示意图［３３］
４７２影像科学与光化学第３５卷４．２光热杀菌近年来，抗生素的滥用导致了细菌耐药性这一世界难题的出现。目前，科学家致力于开发新型的抗菌药物或者杀菌方法以解决细菌耐药性的问题［４０，４１］，光热杀菌治疗方法就是其中最具前景的新疗法之一。Ｚｈａｒｏｖ等［４２］首次将金纳米颗粒的光热效应用于杀菌领域，并证明光热杀菌不仅具有广谱性，而且细菌不易产生耐药性。Ｙａｎｇ等［４３］通过在石墨烯表面负载有机共轭小分子（Ｅｕ复合物）和万古霉素，获得了具有优异光热效应和细菌靶向作用的复合材料Ｅｕ－Ｖａｎ－ｒＧＯ。在近红外光的照射下，Ｅｕ－Ｖａｎ－ｒＧＯ展现出优异的细菌靶向作用和显著的光热杀菌效果（图９）。Ｈｕｉ等［４４］利用层层自组装法将石墨烯与聚苯乙烯磺酸钠（ＰＳＳ）复合，制备了ＰＥＬ－ＲＧＯ薄膜，该薄膜在紫外至近红外光区均有极强的光吸收，展现了突出的光热效应，在模拟太阳光的照射下即可有效杀死细菌。我们课题组［３３］将带正电荷的聚噻吩接枝到石墨烯表面，制备的石墨烯／聚噻吩复合材料表面带正电荷，可与带负电荷的大肠杆菌通过静电引力紧密结合，从而展现出增强的光热杀菌效果，在极低的浓度（２．５μｇ·ｍＬ－１）下即可１００％杀死大肠杆菌，这对设计新型的杀菌试剂具有重要意义。图９（ａ）Ｅｕ－Ｖａｎ－ｒＧＯ的靶向成像和光热杀菌的示意图；（ｂ）Ｅｕ复合物的结构；（ｃ）万古霉素的结构［４３］（ａ）ＩｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＥｕ－Ｖａｎ－ｒＧＯｆｏｒｔａｒｇｅｔｅｄｂａｃｔｅｒｉａｉｍａｇｉｎｇａｎｄｐｈ
第４期肖林红等：石墨烯／有机共轭体系的光热效应与应用４６９于复合材料中存在由聚噻吩向石墨烯的光电子转移，这使得复合材料的光热转换效率高达８８％，远高于文献中报道的其他无机、有机光热试剂。此外，带正电荷的石墨烯／聚噻吩复合材料与带负电荷的细菌间的静电作用可进一步增强复合材料的光热效应，提高其光热杀菌效果（图５），这为设计其他光热杀菌试剂提供了新思路。图５（ａ）不同浓度的带正电荷的石墨烯／聚噻吩复合材料的光热升温曲线；（ｂ）带正电荷的石墨烯／聚噻吩复合材料光热杀菌效果增强的示意图［３３］（ａ）ＴｈｅｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌｈｅａｔｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｈａｒｇｅｄＲＧＯ－ｇ－Ｐ３ＴＯＰＡｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ；（ｂ）ｔｈｅｓｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｄｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｅｆｆｅｃｔｏｆｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｈａｒｇｅｄＲＧＯ－ｇ－Ｐ３ＴＯＰＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅ［３３］Ｙａｎｇ等［３４］首次报道聚苯胺的光热效应可用于治疗上皮肿瘤细胞，但所需聚苯胺浓度较高，且激光照射的功率密度较大，需对其进一步改进。Ｎｅｅｌｇｕｎｄ等［３５］在此基础上通过原位聚合法在石墨烯表面均匀沉积了聚苯胺纳米管，制备的复合材料在近红外光区的吸收增强，在８０８ｎｍ或９８０ｎｍ激光的照射下，均表现出增强的光热效应，这推动了聚苯胺在光热治疗领域的应用。ＰＥＤＯＴ∶ＰＳＳ是共轭聚合物聚（３，４－乙撑二氧噻吩）（ＰＥＤＯＴ）和带负电的聚合物
本文编号：3304068
【文章来源】：影像科学与光化学. 2017,35(04)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
图５（ａ）不同浓度的带正电荷的石墨烯／聚噻吩复合材料的光热升温曲线；（ｂ）带正电荷的石墨烯／聚噻吩复合材料光热杀菌效果增强的示意图［３３］
４７２影像科学与光化学第３５卷４．２光热杀菌近年来，抗生素的滥用导致了细菌耐药性这一世界难题的出现。目前，科学家致力于开发新型的抗菌药物或者杀菌方法以解决细菌耐药性的问题［４０，４１］，光热杀菌治疗方法就是其中最具前景的新疗法之一。Ｚｈａｒｏｖ等［４２］首次将金纳米颗粒的光热效应用于杀菌领域，并证明光热杀菌不仅具有广谱性，而且细菌不易产生耐药性。Ｙａｎｇ等［４３］通过在石墨烯表面负载有机共轭小分子（Ｅｕ复合物）和万古霉素，获得了具有优异光热效应和细菌靶向作用的复合材料Ｅｕ－Ｖａｎ－ｒＧＯ。在近红外光的照射下，Ｅｕ－Ｖａｎ－ｒＧＯ展现出优异的细菌靶向作用和显著的光热杀菌效果（图９）。Ｈｕｉ等［４４］利用层层自组装法将石墨烯与聚苯乙烯磺酸钠（ＰＳＳ）复合，制备了ＰＥＬ－ＲＧＯ薄膜，该薄膜在紫外至近红外光区均有极强的光吸收，展现了突出的光热效应，在模拟太阳光的照射下即可有效杀死细菌。我们课题组［３３］将带正电荷的聚噻吩接枝到石墨烯表面，制备的石墨烯／聚噻吩复合材料表面带正电荷，可与带负电荷的大肠杆菌通过静电引力紧密结合，从而展现出增强的光热杀菌效果，在极低的浓度（２．５μｇ·ｍＬ－１）下即可１００％杀死大肠杆菌，这对设计新型的杀菌试剂具有重要意义。图９（ａ）Ｅｕ－Ｖａｎ－ｒＧＯ的靶向成像和光热杀菌的示意图；（ｂ）Ｅｕ复合物的结构；（ｃ）万古霉素的结构［４３］（ａ）ＩｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆＥｕ－Ｖａｎ－ｒＧＯｆｏｒｔａｒｇｅｔｅｄｂａｃｔｅｒｉａｉｍａｇｉｎｇａｎｄｐｈ
第４期肖林红等：石墨烯／有机共轭体系的光热效应与应用４６９于复合材料中存在由聚噻吩向石墨烯的光电子转移，这使得复合材料的光热转换效率高达８８％，远高于文献中报道的其他无机、有机光热试剂。此外，带正电荷的石墨烯／聚噻吩复合材料与带负电荷的细菌间的静电作用可进一步增强复合材料的光热效应，提高其光热杀菌效果（图５），这为设计其他光热杀菌试剂提供了新思路。图５（ａ）不同浓度的带正电荷的石墨烯／聚噻吩复合材料的光热升温曲线；（ｂ）带正电荷的石墨烯／聚噻吩复合材料光热杀菌效果增强的示意图［３３］（ａ）ＴｈｅｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌｈｅａｔｉｎｇｃｕｒｖｅｓｏｆｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｈａｒｇｅｄＲＧＯ－ｇ－Ｐ３ＴＯＰＡｓｕｓｐｅｎｓｉｏｎｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ；（ｂ）ｔｈｅｓｃｈｅｍａｔｉｃｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｅｎｈａｎｃｅｄｐｈｏｔｏｔｈｅｒｍａｌａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｅｆｆｅｃｔｏｆｐｏｓｉｔｉｖｅｌｙｃｈａｒｇｅｄＲＧＯ－ｇ－Ｐ３ＴＯＰＡｃｏｍｐｏｓｉｔｅ［３３］Ｙａｎｇ等［３４］首次报道聚苯胺的光热效应可用于治疗上皮肿瘤细胞，但所需聚苯胺浓度较高，且激光照射的功率密度较大，需对其进一步改进。Ｎｅｅｌｇｕｎｄ等［３５］在此基础上通过原位聚合法在石墨烯表面均匀沉积了聚苯胺纳米管，制备的复合材料在近红外光区的吸收增强，在８０８ｎｍ或９８０ｎｍ激光的照射下，均表现出增强的光热效应，这推动了聚苯胺在光热治疗领域的应用。ＰＥＤＯＴ∶ＰＳＳ是共轭聚合物聚（３，４－乙撑二氧噻吩）（ＰＥＤＯＴ）和带负电的聚合物
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