自然源碳点的合成及其在药物分析中的应用

发布时间：2020-06-13 02:45

【摘要】：碳点(Carbon dots,CDs)作为一类零维纳米材料,由于荧光性能优异、水溶性良好以及毒性低、生物相容性好,自2004年被发现以来就倍受关注,并被广泛应用于化学、生物、环境和医药等领域。近年来,用于合成碳点的原料主要包括化学物质和天然物质:前者作为碳源时,通常需要加入表面钝化试剂以提高碳点的荧光量子产率,或者加入其他含有特定元素的化学试剂以实现N、S掺杂,然而大量化学试剂的使用严重污染环境,并导致污染物在体内蓄积,间接危害到机体的健康;天然物质本身富含多种元素,采用简单的一步合成方法即可制备出荧光碳点,且在合成过程中可发生自身掺杂,碳点表面的官能团类型更加多样化,对分析物响应的选择性和灵敏度也大为提高。此外,天然物质对环境和机体友好,以其作为碳源符合绿色化学的理念,将天然的废弃物制备成碳点还可实现变废为宝、资源循环利用。传统药物分析技术主要为仪器分析,包括高效液相色谱、气相色谱、液相色谱-串联质谱联用、毛细管电泳等技术,但这类方法通常需要复杂的样品前处理过程或者昂贵的仪器,而各种类型的荧光传感器由于原理简单、易构建、操作方便、无需精密的大型设备,灵敏度高等优势,近年来发展迅速并在药物分析领域应用广泛。本文以两种天然的废弃物作为碳源,通过简单、绿色的方法分别制备出荧光碳点,并对其物理化学性质和光学性质进行表征,最终将所合成的荧光碳点成功应用于药物检测。具体研究内容包括以下三部分:1.通过高温热解和强酸氧化芒果皮制备出粒径为2~6 nm的荧光碳点,以硫酸奎宁作为参比物质测得其荧光量子产率为8.5%。此外,该碳点的荧光强度在不同浓度Na Cl和长时间紫外光辐射下均稳定,而在酸性条件(p H 2.0)和碱性条件(p H 12.0)下,其荧光强度分别减弱和增强,且这种变化过程可逆。来源于芒果皮的碳点毒性低、生物相容性良好,在不同激发波长下可发出多种颜色的荧光,因此成功用于A549细胞的标记及荧光防伪技术。基于Fe2+对该碳点的荧光淬灭效应,可将本章合成的碳点用于琥珀酸亚铁片中Fe2+的含量测定,线性范围为4~16μM,检测限为1.2μM。2.以冲泡过的绿茶茶叶渣为碳源,通过结合高温热解和浓H2SO4氧化的方法制备出荧光量子产率高达14.8%的N、S掺杂碳点(T-CDs)。该碳点荧光强度稳定,不受紫外光辐射和盐浓度的影响,然而,其荧光强度对温度变化敏感,可随温度升高而降低,随温度降低而恢复,且在15oC和65oC之间可逆转化。T-CDs与Hep G2细胞共孵育时,可成功通过细胞膜进入到细胞内部,在激光共聚焦荧光显微镜下可观察到细胞发出三种颜色的荧光,表明T-CDs有潜力应用于生物成像领域。此外,吉非替尼通过内滤效应使T-CDs荧光淬灭,线性范围为0.1~20μg/m L,成功用于尿液样品中吉非替尼的检测。3.总结了近年来碳点在药物分析领域的应用,并对其发展前景进行讨论和展望。
【图文】：

细胞,毒性,无毒性,生物相容性

验用来研究碳点的毒性，从图 1.11 可以看出 A549 细00 μg/mL）共孵育 24 h 后，仍有 90%以上的细胞保持活碳点生物相容性好，，几乎对 A549 细胞无毒性。备的碳点用于细胞标记，图 1.12 为激光共聚焦荧光显图 1.11 碳点对 A549 细胞的毒性。Figure 1.11 The cytotoxicity of CDs on A549 cells.

毒性,点对,细胞,无毒性

试验用来研究碳点的毒性，从图 1.11 可以看出 00 μg/mL）共孵育 24 h 后，仍有 90%以上的细胞碳点生物相容性好，几乎对 A549 细胞无毒性。备的碳点用于细胞标记，图 1.12 为激光共聚焦2 A549 细胞和 10 μg/mL 的碳点共孵育 2 h 后，分别在（88 nm（c）559 nm 的激发光下拍到的激光共聚焦荧光显e 1.12 The images of A549 cells incubated with CDs (10 μg图 1.11 碳点对 A549 细胞的毒性。Figure 1.11 The cytotoxicity of CDs on A549 cel
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R917

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