碳量子点—双季铵盐复合荧光水凝胶的制备和性能研究
发布时间：2021-02-05 21:41
抗菌是生物医学材料领域始终面临着的重要课题。抗菌水凝胶作为一种新型的抗菌材料,在医学方面常用作伤口敷料,它可以阻隔细菌与伤口的接触,同时抑制在湿润环境中微生物的生长与繁殖。其中,季铵盐水凝胶因为具有容易获得、环境友好的优点而受到研究人员的关注。将具有生物相容性的碳量子点掺杂进入季铵盐水凝胶中,碳量子点独特的光学性能使季铵盐水凝胶在具备抗菌性能的同时可以实现可视化,展现了更多的应用前景。本实验以制备具有荧光性能的抗菌水凝胶为目标,总体分为碳量子点的制备、碳量子点复合水凝胶的制备两个部分进行。第一部分以邻苯二胺和尿素为前体,水热合成制备具有黄色荧光的碳量子点。对碳量子点的合成工艺进行优化得出,当两种原料质量比为1:5、反应温度为160℃、反应时间为5h、浓度为5mg/mL时,所得碳量子点荧光强度最强。对碳量子点进行红外光谱、紫外光谱、荧光光谱、透射电镜、X射线衍射表征其性能与结构,结果表明碳量子点呈类球形颗粒,粒径分布均一,平均粒径为4.3nm,具有明显晶格条纹,条纹间距为0.192nm。表面带有丰富的羟基、羰基等含氧官能团,使用390nm的光对其进行照射,在567nm波段出发射出黄色荧光...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３大麦水热法制备碳量子点示意图＾??－
?碳量子点－双季铵盐复合荧光水凝胶的制备和性能研宄???射且可以了解生物体组织结构、生理功能的一种重要研宄手段。目前常用的荧光基团为??各种小分子荧光染料、绿色或红色荧光蛋白、量子点等。生物相容性良好且无毒的碳量??子点出现，可以在一定条件下取代荧光染料，应用于生物成像。??Ｄｉｎｇ［４２］等通过加热不含果肉柠檬汁的乙醇溶液，合成了红色发光的碳量子点，量子??产率高达２８％，又因其具有低毒性和良好的光稳定性，使得其可以用作体外／体内生物??成像的发光探针，如图１．４所示。??欄??Ｃ??图１．４?ｌＯｍｇｍｌ／１红色碳量子点孵育ｌｈ的ＨｅＬａ细胞的共聚焦荧光显微镜图像：（ａ）在明场下；??（ｂ）在５１４ｎｍ激发下；（ｃ）皮下注射ｌＯＯｍＬ红色碳量子点水溶液的裸鼠体内光致发光图像，比例??尺代表２５毫米＾??Ｆｉｇ．?１．４?Ｃｏｎｆｏｃａｌ?ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ＨｅＬａ?ｃｅｌｌｓ?ｉｎｃｕｂａｔｅｄｗｉｔｈ?２０?ｍｇ?ｍＬＡｌｏｆ?ｔｈｅ??Ｒ－ＣＤｓ?ｆｏｒ?１?ｈ：?（ａ）?ｕｎｄｅｒ?ａ?ｂｒｉｇｈｔ?ｆｉｅｌｄ?ａｎｄ?（ｂ）?ｕｎｄｅｒ?５１４?ｎｍ?ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ，?（ｃ）?Ｉｎ?ｖｉｖｏ?ＰＬ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ａ?ｎｕｄｅ??ｍｏｕｓｅ?ｗｉｔｈ?ｓｕｂｃｕｔａｎｅｏｕｓ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?１００?ｍ?Ｌ?ｏｆ?ａｎ?ａｑｕｅｏｕｓ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｒ－ＣＤｓ．?Ｔｈｅ?ｓｃａｌｅ??ｂａｒｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?２５?ｍｍ??３．碳基荧光复合物??碳量子点在优点众多的同时也存在着自身的缺陷，通常碳量子点可以产生荧光都?
复合荧光水凝胶的制备和性能研宄???功制备壳聚糖－碳量子点纳米复合水凝胶薄膜。实验发现，带负电荷的碳量子点与带正??电荷的壳聚糖之间具有强静电相互作用，所得水凝胶柔软但坚初。对比使用同样方法制??备的柠檬酸－壳聚糖水凝胶，因柠檬酸碳量子点表面ｚｅｔａ电位值为正，后者非常脆弱。??且这种静电作用使之具有极髙的疏水性、良好的热性能和机械性能，提供了巨大的生物??医学和工业应用。Ｈｕ［７１］等人利用碳量子点作为物理交联剂，使用自由基聚合的方法将??碳量子点掺杂入聚丙烯酰胺水凝胶中，如图１．３所示。由于水凝胶与碳量子点之间的强??氢键相互作用，与纯聚丙烯酰胺水凝胶相比，碳量子点复合水凝胶的机械性能和溶胀率??均大大增强。同时，碳量子点与水凝胶分子链间强烈的物理相互作用也改变了碳量子点??表面状态，使其具备激发依赖性发光的特性，拓展了碳量子点纳米复合水凝胶的应用范??围。??議：卜藤－繼??ＡＰＳ?Ｏｄｏｔ?ＡＭ?ＰＡＭ??‘?＿?＊?Ｎ－／％??图１．７?ＰＡＭ／碳量子点复合水凝胶的制备示意图??Ｆｉｇ．?１．７?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＰＡＭ?／?ｃａｒｂｏｎ?ｄｏｔ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｌ??而对于碳量子点来讲，因其容易发生聚集猝灭的缺点，维持碳量子点的稳定性也是??在其应用过程中需要必须去考虑的问题。水凝胶作为一种可以应用于生物医学方面的敷??料和载体，是可以存储大量水且不会溶解的固态高分子材料，因此碳量子点基荧光水凝??胶的制备，具有两全其美的效果。??Ｌｉ—等，通过一步水热合成法成功制备了荧光纳米晶纤维素－碳量子点复合水凝胶。??在不同的ＰＨ值下，荧光强度随ＰＨ值的增大而降低，但降低值很校
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波一步法制备氮掺杂碳点及其用于多巴胺的检测研究[J]. 孟铁宏,李春荣,王恒,姜艳萍,赵鸿宾,余跃生,胡先运. 分析测试学报. 2019(08)
[2]碳量子点激发依赖荧光特性的机理、调控及应用[J]. 王军丽,王亚玲,郑静霞,于世平,杨永珍,刘旭光. 化学进展. 2018(08)
[3]旱作农业的“微型水库”——土壤保水剂[J]. 陈晖,王小波. 科学种养. 2012(07)
[4]水凝胶医用敷料的研究概况[J]. 陈向标. 轻纺工业与技术. 2011(01)
[5]辐射诱导合成水凝胶及其处理重金属废水的研究进展[J]. 陈玉伟,王建龙. 化学进展. 2009(10)
博士论文
[1]抗生物污损水凝胶的设计与应用研究[D]. 姜道义.中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) 2017
[2]激光烧蚀法制备碳纳米材料与金属氧化物纳米材料[D]. 田飞.天津大学 2009
硕士论文
[1]锌基/聚季铵盐基抗菌水凝胶的制备及其作为伤口敷料的研究[D]. 张慧.青岛大学 2019
[2]聚N，N-二甲基丙烯酰胺/石墨烯双交联纳米复合水凝胶的制备与性能表征[D]. 王凡.青岛科技大学 2019
[3]PAMPS/PAAM高强度双网络水凝胶的制备及其性能研究[D]. 郭洪梁.大连海事大学 2018
[4]电化学法制备碳量子点及其应用研究[D]. 牛富双.青岛大学 2017
[5]壳聚糖基叶面抗蒸腾剂的制备及其性能研究[D]. 律喆.天津科技大学 2017
[6]两亲性高分子季铵盐防污涂料制备及性能研究[D]. 张明.大连海事大学 2016
[7]高分子季铵盐的合成、表征及其对细菌和真菌的抑制特性研究[D]. 刘琼琼.华南理工大学 2014
本文编号：3019624
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３大麦水热法制备碳量子点示意图＾??－
?碳量子点－双季铵盐复合荧光水凝胶的制备和性能研宄???射且可以了解生物体组织结构、生理功能的一种重要研宄手段。目前常用的荧光基团为??各种小分子荧光染料、绿色或红色荧光蛋白、量子点等。生物相容性良好且无毒的碳量??子点出现，可以在一定条件下取代荧光染料，应用于生物成像。??Ｄｉｎｇ［４２］等通过加热不含果肉柠檬汁的乙醇溶液，合成了红色发光的碳量子点，量子??产率高达２８％，又因其具有低毒性和良好的光稳定性，使得其可以用作体外／体内生物??成像的发光探针，如图１．４所示。??欄??Ｃ??图１．４?ｌＯｍｇｍｌ／１红色碳量子点孵育ｌｈ的ＨｅＬａ细胞的共聚焦荧光显微镜图像：（ａ）在明场下；??（ｂ）在５１４ｎｍ激发下；（ｃ）皮下注射ｌＯＯｍＬ红色碳量子点水溶液的裸鼠体内光致发光图像，比例??尺代表２５毫米＾??Ｆｉｇ．?１．４?Ｃｏｎｆｏｃａｌ?ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ?ｉｍａｇｅｓ?ｏｆ?ＨｅＬａ?ｃｅｌｌｓ?ｉｎｃｕｂａｔｅｄｗｉｔｈ?２０?ｍｇ?ｍＬＡｌｏｆ?ｔｈｅ??Ｒ－ＣＤｓ?ｆｏｒ?１?ｈ：?（ａ）?ｕｎｄｅｒ?ａ?ｂｒｉｇｈｔ?ｆｉｅｌｄ?ａｎｄ?（ｂ）?ｕｎｄｅｒ?５１４?ｎｍ?ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ，?（ｃ）?Ｉｎ?ｖｉｖｏ?ＰＬ?ｉｍａｇｅ?ｏｆ?ａ?ｎｕｄｅ??ｍｏｕｓｅ?ｗｉｔｈ?ｓｕｂｃｕｔａｎｅｏｕｓ?ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ?ｏｆ?１００?ｍ?Ｌ?ｏｆ?ａｎ?ａｑｕｅｏｕｓ?ｓｏｌｕｔｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?Ｒ－ＣＤｓ．?Ｔｈｅ?ｓｃａｌｅ??ｂａｒｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ?２５?ｍｍ??３．碳基荧光复合物??碳量子点在优点众多的同时也存在着自身的缺陷，通常碳量子点可以产生荧光都?
复合荧光水凝胶的制备和性能研宄???功制备壳聚糖－碳量子点纳米复合水凝胶薄膜。实验发现，带负电荷的碳量子点与带正??电荷的壳聚糖之间具有强静电相互作用，所得水凝胶柔软但坚初。对比使用同样方法制??备的柠檬酸－壳聚糖水凝胶，因柠檬酸碳量子点表面ｚｅｔａ电位值为正，后者非常脆弱。??且这种静电作用使之具有极髙的疏水性、良好的热性能和机械性能，提供了巨大的生物??医学和工业应用。Ｈｕ［７１］等人利用碳量子点作为物理交联剂，使用自由基聚合的方法将??碳量子点掺杂入聚丙烯酰胺水凝胶中，如图１．３所示。由于水凝胶与碳量子点之间的强??氢键相互作用，与纯聚丙烯酰胺水凝胶相比，碳量子点复合水凝胶的机械性能和溶胀率??均大大增强。同时，碳量子点与水凝胶分子链间强烈的物理相互作用也改变了碳量子点??表面状态，使其具备激发依赖性发光的特性，拓展了碳量子点纳米复合水凝胶的应用范??围。??議：卜藤－繼??ＡＰＳ?Ｏｄｏｔ?ＡＭ?ＰＡＭ??‘?＿?＊?Ｎ－／％??图１．７?ＰＡＭ／碳量子点复合水凝胶的制备示意图??Ｆｉｇ．?１．７?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ＰＡＭ?／?ｃａｒｂｏｎ?ｄｏｔ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｈｙｄｒｏｇｅｌ??而对于碳量子点来讲，因其容易发生聚集猝灭的缺点，维持碳量子点的稳定性也是??在其应用过程中需要必须去考虑的问题。水凝胶作为一种可以应用于生物医学方面的敷??料和载体，是可以存储大量水且不会溶解的固态高分子材料，因此碳量子点基荧光水凝??胶的制备，具有两全其美的效果。??Ｌｉ—等，通过一步水热合成法成功制备了荧光纳米晶纤维素－碳量子点复合水凝胶。??在不同的ＰＨ值下，荧光强度随ＰＨ值的增大而降低，但降低值很校
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波一步法制备氮掺杂碳点及其用于多巴胺的检测研究[J]. 孟铁宏,李春荣,王恒,姜艳萍,赵鸿宾,余跃生,胡先运. 分析测试学报. 2019(08)
[2]碳量子点激发依赖荧光特性的机理、调控及应用[J]. 王军丽,王亚玲,郑静霞,于世平,杨永珍,刘旭光. 化学进展. 2018(08)
[3]旱作农业的“微型水库”——土壤保水剂[J]. 陈晖,王小波. 科学种养. 2012(07)
[4]水凝胶医用敷料的研究概况[J]. 陈向标. 轻纺工业与技术. 2011(01)
[5]辐射诱导合成水凝胶及其处理重金属废水的研究进展[J]. 陈玉伟,王建龙. 化学进展. 2009(10)
博士论文
[1]抗生物污损水凝胶的设计与应用研究[D]. 姜道义.中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) 2017
[2]激光烧蚀法制备碳纳米材料与金属氧化物纳米材料[D]. 田飞.天津大学 2009
硕士论文
[1]锌基/聚季铵盐基抗菌水凝胶的制备及其作为伤口敷料的研究[D]. 张慧.青岛大学 2019
[2]聚N，N-二甲基丙烯酰胺/石墨烯双交联纳米复合水凝胶的制备与性能表征[D]. 王凡.青岛科技大学 2019
[3]PAMPS/PAAM高强度双网络水凝胶的制备及其性能研究[D]. 郭洪梁.大连海事大学 2018
[4]电化学法制备碳量子点及其应用研究[D]. 牛富双.青岛大学 2017
[5]壳聚糖基叶面抗蒸腾剂的制备及其性能研究[D]. 律喆.天津科技大学 2017
[6]两亲性高分子季铵盐防污涂料制备及性能研究[D]. 张明.大连海事大学 2016
[7]高分子季铵盐的合成、表征及其对细菌和真菌的抑制特性研究[D]. 刘琼琼.华南理工大学 2014
本文编号：3019624
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