氮掺杂碳量子点的制备及其在细胞成像中的应用研究

发布时间：2020-06-17 14:37

【摘要】：碳量子点(简称碳点)拥有众多优越的性质,比如出色的光学性能,易于制备和功能化,良好的生物相容性,抗光漂白等,在生物成像,传感,癌症诊疗等方面展现出巨大的发展潜力。然而,目前报道的碳量子点多为短波长激发,发射光大多为蓝绿光,容易造成自体荧光干扰;同时,碳量子点靶向性差,无法区分癌细胞与正常细胞。这些问题显著抑制了碳点在生物医药方面的进一步应用。对此,本文利用多种材料,经过简便的一步溶剂热法获得了三种氮掺杂荧光碳点,以满足其多样化的应用需求。本文主要从如下方面进行研究:(1)以3,5-二氨基苯甲酸为碳源,通过简易环保的一步溶剂热法获得了具备上转换性能的氮掺杂碳点(N-CDs),其量子产率是10.2%。N-CDs的粒径分布均一,平均粒径为2.48nm,表面包含大量的亲水基团,在水中具备很好的分散性。N-CDs在紫外灯的作用下产生明亮的蓝绿光,并且表现出激发光独立的发光行为。同时,N-CDs表现出PH敏感及溶剂依赖的发光行为,并且具备很好的光学稳定性。此外,N-CDs具备出色的生物相容性,能够直接应用于细胞成像。更为重要的是,N-CDs表现出显著的上转换特性,可用于上转换细胞成像,在双光子荧光成像方面表现出广阔的发展空间。(2)以3,4-二氨基苯甲酸和盐酸多巴胺为原料,经过简单的一步水热处理得到了红色荧光碳点(R-CDs)。研究表明,R-CDs的平均粒径为10.35nm,包含多种含氮、含氧基团,在乙醇中具有很好的分散性。R-CDs乙醇溶液在500~630nm之间有多个连续的吸收峰,并且可在紫外光的作用下产生红色荧光。R-CDs的发射波长始终位于659nm附近,表现出激发光独立的发光性能,并且在540nm处取得最大的荧光强度。此外,R-CDs具备很好的抗光漂白能力和低毒性,可成功应用于细胞成像研究。(3)直接以叶酸分子和氨水为原料,经过一步水热处理构建了靶向性荧光碳点。研究表明,该碳点包含多种亲水基团,在水中具备出色的分散性。在紫外光的作用下,碳点溶液可产生较为明亮的蓝色荧光,并且表现出激发光独立的发光行为。此外,该碳点具备很好的离子稳定性以及抗光漂白能力。与正常细胞相比,该低毒性的碳点能够被表面高表达叶酸受体的癌细胞高效摄取,并发出明亮的蓝色荧光信号,具有特异性靶向作用。
【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】：Q-334;O657.3
【图文】：

不同反应温度（a）、时间（b）、浓度（c）下N-CDs的荧光光谱（ex=360nm）

图 2-2 上转换 N-CDs 的制备示意图Figure.2-2 Scheme of the preparation of N-CDs with upconversion property图 2-3 N-CDs 的 TEM（a）和高分辨 TEM（b，c）图片Figure.2-3 The TEM (a) and HRTEM (b, c) images of N-CDs本章将 3,5-二氨基苯甲酸溶解于无水乙醇中，180℃反应 12h，接着柱层析即可获得纯净的 N-CDs 溶液，其制备过程如图 2-2 所示。其中，3,5-二氨基

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