新型碳量子點(diǎn)的合成及其在分析檢測(cè)中的應(yīng)用.pdf

1、碳量子點(diǎn)（Carbon dots，CDs）作為熒光碳納米材料的新成員，由于具有光穩(wěn)定性高、生物相容性好、毒性低、易溶于水以及化學(xué)惰性等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)已經(jīng)吸引了研究者極大的關(guān)注。為了擴(kuò)展和開發(fā)碳量子點(diǎn)的性能和應(yīng)用，許多研究者投入大量的時(shí)間和精力研究新型碳量子點(diǎn)的合成、各種官能團(tuán)的修飾，以及在各種領(lǐng)域的應(yīng)用?，F(xiàn)在人們已經(jīng)初步掌握了碳量子點(diǎn)的基本理論、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)、性能及應(yīng)用潛力，但其結(jié)構(gòu)、性能、機(jī)理等方面還有很多理論需要完善，在很大程度上限制了其

2、研究和應(yīng)用。另外，雖然現(xiàn)在報(bào)道的各種碳量子點(diǎn)很多，但其種類太少、合成的規(guī)律還需要進(jìn)一步的探索、各種機(jī)理的研究還需要進(jìn)一步的深入、其應(yīng)用領(lǐng)域還需要進(jìn)一步開發(fā)和探索。
　　核酸適配子是能與靶向分子特異性結(jié)合的DNA或RNA寡核苷酸單鏈。核酸適配子對(duì)靶分子具有類似于抗體的特異性作用，而且具有化學(xué)穩(wěn)定性好、易于保存運(yùn)輸、可以重復(fù)利用、合成成本低和易于標(biāo)記的優(yōu)點(diǎn)，因此對(duì)核酸適配子的開發(fā)和應(yīng)用一直是研究者們的研究熱點(diǎn)。近年來(lái)，基于核酸適配子的

3、檢測(cè)方法已經(jīng)廣泛用于蛋白質(zhì)、細(xì)胞、病毒、小分子等各種靶向分子的選擇性檢測(cè)。然而在毒素的分析和檢測(cè)方面的研究還相對(duì)較少。本文主要以不同的碳材料、有機(jī)分子及天然材料作為碳源，采用簡(jiǎn)單的水熱法合成多功能化的碳量子點(diǎn)，用于金屬離子及生物分子的檢測(cè)。探索研究新型碳量子點(diǎn)的合成、性能及其在生物傳感器方面的應(yīng)用，具體工作包括以下幾部分：
　　1、以大蒜為碳源，采用水熱法一步合成含有N、S元素?fù)诫s的熒光碳量子點(diǎn)（N,S-CDs），并進(jìn)行了TEM、

4、XPS、FTIR、UV-vis、熒光性能等多種方法的表征。結(jié)果證明碳量子的粒徑大小平均在3.6 nm左右，具有優(yōu)異的熒光性能，熒光量子產(chǎn)率為13％。在酸性條件下，該量子點(diǎn)選擇性地結(jié)合溶液中的Fe3+，并導(dǎo)致熒光明顯猝滅，根據(jù)這個(gè)性質(zhì)，我們發(fā)展了一種檢測(cè)環(huán)境中 Fe3+的新方法。此外該碳量子點(diǎn)還用于細(xì)胞成像以及檢測(cè)細(xì)胞中的Fe3+，證明該碳量子點(diǎn)具有很大的的應(yīng)用潛能。
　　2、選用胰蛋白酶為碳源，通過水熱法一步合成了一種氮摻雜的熒光

5、碳量子點(diǎn)（N-CDs）。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該碳量子點(diǎn)的表面含有較高的正電荷，可以通過靜電作用組裝在 DNA修飾的AuNPs表面上，并與 AuNPs發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移（FRET），使碳量子點(diǎn)的熒光猝滅。我們把毒素的適配子修飾在AuNPs表面，利用該碳量子點(diǎn)作為熒光探針發(fā)展了一種黃曲霉毒素（AFB1）和赭曲霉毒素（OTA）的檢測(cè)方法。通過毒素分子對(duì)碳量子點(diǎn)的熒光恢復(fù)，可以精確地定量加入的毒素分子。該方法具有較高的靈敏度和選擇性，并可以用于食品

6、和飲料中毒素分子的檢測(cè)，而且該方法可以擴(kuò)展到其他目標(biāo)分子的檢測(cè)，具有較高的應(yīng)用前景。
　　3、以支鏈聚乙烯亞胺和血紅素為碳源，利用水熱法合成新型的具有催化活性的熒光碳量子點(diǎn)（Fe-CDs）。通過XPS和XRD表征，合成的碳量子點(diǎn)主要含有C、O、N等元素和少量的鐵元素。該碳量子點(diǎn)不僅具有碳量子點(diǎn)的熒光特性還具有與血紅素類似的過氧化物酶的催化活性。而且，由于碳量子點(diǎn)具有好的水溶性，可以大大地改善血紅素難溶于水的性能。我們利用該碳量子點(diǎn)