熒光碳量子點的制備與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究進(jìn)展

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1、第１１卷第３期中國光學(xué)Ｖｏｌ．１１Ｎｏ．３２０１８年６月ＣｈｉｎｅｓｅＯｐｔｉｃｓＪｕｎ．２０１８文章編號２０９５１５３１（２０１８）０３０４３１１３熒光碳量子點的制備與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究進(jìn)展郭振振，唐玉國，孟凡渝，李力，楊大威（中國科學(xué)院蘇州生物醫(yī)學(xué)工程技術(shù)研究所生物醫(yī)學(xué)檢驗技術(shù)重點實驗室，江蘇蘇州２１５１６３）摘要：碳量子點是一類具有優(yōu)異的熒光性能和高生物相容性的納米材料，在很多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，是目前研究的熱點材料。本文介紹了碳量子點不同的合成方法，以及碳量子點的熒光、化學(xué)發(fā)光、電化學(xué)發(fā)光、類過氧化物酶的活性及毒性等性能的最新研究進(jìn)展。此外，還對碳量子點在生物傳感、生物成像及藥

2、物傳遞等生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用進(jìn)行了概述。關(guān)鍵詞：碳量子點；熒光；生物傳感；生物成像；藥物傳遞中圖分類號：ＴＰ３９４．１；ＴＨ６９１．９文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａｄｏｉ：１０．３７８８／ＣＯ．２０１８１１０３．０４３１ＡｄｖａｎｃｅｓｉｎｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎａｎｄｂｉｏｍｅｄｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔｃａｒｂｏｎｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓＧＵＯＺｈｅｎｚｈｅｎ，ＴＡＮＧＹｕｇｕｏ，ＭＥＮＧＦａｎｙｕ，ＬＩＬｉ，ＹＡＮＧＤａｗｅｉ（ＣＡＳＫｅｙＬａｂｏｆＢｉｏＭｅｄｉｃａｌＤｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ，ＳｕｚｈｏｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ

3、ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｕｚｈｏｕ２１５１６３，Ｃｈｉｎａ）Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ，Ｅｍａｉｌ：ｙａｎｇｄｗ＠ｓｉｂｅｔ．ａｃ．ｃｎＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｃａｒｂｏｎｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓａｒｅａｃｌａｓｓｏｆｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｓｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｈｉｇｈｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ．Ｔｈｅｙａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓａｎｄａｒｅｃｕｒｒｅｎｔｌｙｈｏｔｒｅｓｅａｒｃｈｍａｔｅｒｉａｌｓ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｄｉｆｆｅｒｅｎ

4、ｔｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｔｈｅｓｙｎｔｈｅｓｉｓｏｆｃａｒｂｏｎｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ，ａｓｗｅｌｌａｓｒｅｃｅｎｔａｄｖａｎｃｅｓｉｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｃａｒｂｏｎｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓｓｕｃｈａｓｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ，ｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ，ｐｅｒｏｘｉｄａｓｅｌｉｋｅａｃｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄｔｏｘｉｃｉｔｙ，ａｒｅｄｅｓｃｒｉｂｅｄ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ａｎｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｃａｒｂｏｎｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓｉｎｂｉｏｍｅｄｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｓｕｃｈａｓｂｉｏｓｅｎｓｉｎｇ，ｂｉｏｉｍａｇ

5、ｉｎｇ，ａｎｄｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙｉｓａｌｓｏｐｒｏｖｉｄｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃａｒｂｏｎｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ；ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ；ｂｉｏｓｅｎｓｉｎｇ；ｂｉｏｉｍａｇｉｎｇ；ｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙ收稿日期：２０１８０１２４；修訂日期：２０１８０２１３基金項目：國家自然科學(xué)基金（Ｎｏ．８１７７１９２９）ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ（Ｎｏ．８１７７１９２９）４３２中國光學(xué)第１１卷１引言２碳量子點的合成［１２］近年來，碳基納米材料，如碳納米管、石墨目前，碳量子點的合成方法眾多。研究人員［３５］

6、［６７］［８９］烯、富勒烯以及納米金剛石備受人們?nèi)栽趯ふ液唵?、廉價、尺寸可控、易于大規(guī)模制備的關(guān)注。然而，納米金剛石制備、分離方法難度高質(zhì)量碳量子點的方法。根據(jù)碳源到最終產(chǎn)物變大；石墨烯和碳納米管水溶性差，在可見光區(qū)域難化性質(zhì)的不同，合成方法可分為物理方法和化學(xué)以提供較強(qiáng)的熒光，這些都大大限制了它們的應(yīng)方法。根據(jù)原料和產(chǎn)物的關(guān)系，可概括為自上而用。碳基量子點是一類新型零維碳基納米材料，下法和自下而上法。主要包括石墨烯量子點和碳量子點兩類。截至目２．１自上而下法前，研究人員在碳量子點的合成及應(yīng)用方面做了自上而下法制備碳量子點主要是指采用物理［１０］許多工作并取得了重要進(jìn)展?；蚧瘜W(xué)手段把大

7、塊碳材料切割成小的納米顆粒，石墨烯量子點擁有石墨烯晶格，通常具有如切割碳納米管、石墨棒、石墨烯、碳粉等。主要［１１］１０層以內(nèi)的石墨結(jié)構(gòu)，是優(yōu)秀的電子供體和包括電化學(xué)法、化學(xué)氧化法、激光銷蝕法等方法。［１２］受體，被廣泛應(yīng)用于光電檢測和太陽能電池。２．１．１電化學(xué)法［２４２７］石墨烯量子點作為一種優(yōu)異的導(dǎo)電材料在電化學(xué)電化學(xué)法的優(yōu)點是成本低、易操作。碳［２８３２］生物傳感器制造方面也有重要應(yīng)用；層數(shù)較少的納米管和石墨