壳聚糖基聚合物碳点荧光材料合成及其自组装载药应用（英文）

荧光碳点具有化学稳定性好、毒性小、可表面功能化等优点,引起了人们极大的兴趣。近年来,由高分子多糖合成的聚合物碳点成为另一研究热点。本文通过水热法合成了一种壳聚糖基荧光聚合物碳点材料(P(CS-g-m PEG-CA)CDs),并用于载药研究。基于壳聚糖和聚乙二醇既是碳点的碳源也是碳点的钝化试剂,本文选择壳聚糖接枝聚乙二醇单甲醚和柠檬酸衍生物作为聚合物碳点的碳源,以提高聚合碳点的量子产率。另外,聚合物碳点还可以保留聚乙二醇与壳聚糖分子结构,为其在载药方面的应用提供有利条件。采用红外光谱、紫外光谱、X射线衍射、光电子能谱、透射电子显微镜和光致发光光谱对P(CS-g-m PEG-CA)CDs进行了结构表征以及p H值稳定性的测试。结果表明,所合成的P(CS-g-m PEG-CA)CDs具有较高的荧光量子产率(66.81%)、较长的荧光寿命(15.247 ns)、良好的p H稳定性。以阿霉素为模型药物,利用该聚合物碳点进行了负载研究,结果表明,当聚乙二醇单甲醚取代度为11.9%时,聚合物碳点的载药量最高为51.3%,最大药物释放率为28.7%,此外,药物的装载和释放可以通过m PEG的接枝率进行控制。采用MTT法评价了聚合物的碳点对鼻咽癌细胞(CNE-2)的毒性作用。研究表明,空白聚合物碳点无明显细胞毒性,CNE-2细胞存活率随着载药胶束的增加而降低,说明载药胶束对CNE-2细胞有较强的抑制作用。可见该P(CS-g-m PEG-CA)CDs在荧光标记、药物递送、荧光示踪系统和控制释放方面,具有一定的应用前景。     

两亲性壳聚糖基聚合物碳点的合成及其在载药方面的应用

通过水热法合成了系列具有高荧光量子产率（42.9%）辛基化壳聚糖基两亲性聚合物碳点荧光材料。利用红外光谱、紫外吸收光谱、光电子能谱、透射电镜、X射线衍射及荧光光谱对聚合物碳点进行了表征。以阿霉素为模型药物,研究了聚合物碳点对阿霉素的载药性能。当辛基取代度为76.42%时,其最大载药量和包封率分别为49.6%与47.4%。在磷酸盐缓冲液中,载药纳米胶束呈前期快速释放,后期缓慢释放的双相特征。将载药纳米胶束与鼻咽癌细胞作用,发现其存活率随着载药纳米胶束加入量的增加而降低,说明该纳米胶束对鼻咽癌细胞有一定的抑制作用。总之,该聚合物碳点材料在药物载体与荧光示踪方面有潜在的应用价值。     

壳聚糖基聚合物点荧光材料的合成及其对纸张的抗紫外老化性能

以壳聚糖、柠檬酸、N-(2-羟乙基)乙二胺为原料,通过水热法合成了壳聚糖基聚合点(P(CS-g-CA)Ds)荧光材料,发现柠檬酸的接枝可明显提高壳聚糖聚合物点的量子产率。对P(CS-g-CA)Ds进行了红外光谱、紫外光谱、光电子能谱、透射电镜、热分解性能及光致发光光谱表征,测试了不同p H值下的荧光强度。结果表明,P(CS-g-CA)Ds在p H=4~12范围内有良好的稳定性。通过测试紫外老化前后宣纸的羰基指数和乙烯基指数研究了P(CS-g-CA)Ds在宣纸中的应用,结果表明其具有良好的抗紫外老化性能。     

壳聚糖衍生物基聚合物碳点对Pd2+的传感性能

以柠檬酸与壳聚糖为主要原料,以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为偶合剂,合成了一种壳聚糖衍生物(CS-g-CA)。然后将CS-g-CA与掺杂试剂N-(2-羟乙基)-乙二胺通过水热法合成了壳聚糖衍生物聚合物碳点(P(CS-g-CA)Ds)。采用荧光光谱、紫外光谱、透射电镜对P(CS-g-CA)Ds进行了表征和性能测试。结果表明该聚合物碳点具有良好的荧光性能,有较高的量子产率(54.7%)和较长的荧光寿命(13.12 ns)。将P(CS-g-CA)Ds应用于金属离子检测中,发现P(CS-g-CA)Ds对Pd~(2+)有良好的选择性,其检测极限为63.3 nmol/L。通过紫外吸收光谱、荧光寿命以及不同温度下猝灭常数的测定研究了Pd~(2+)对P(CS-g-CA)Ds的荧光猝灭机制,结果均表明其猝灭机制为静态猝灭。     

单激发双发射近红外荧光碳量子点制备、荧光性能与细胞成像

探索合成方法简单的近红外比率荧光探针具有重要意义。本文以高山榕树叶为碳源,乙醇、丙酮为提取剂,采用溶剂热法于200℃高压反应釜中反应10 h,一步合成具有近红外双发射荧光特性的碳量子点(CDs)。透射电镜(TEM)表明合成的CDs分散性好、平均尺寸约为4.70 nm,晶格常数为0.32 nm。X射线衍射(XRD)结果显示该碳点在2θ=22°附近有一个较宽的衍射峰,表明该CDs为sp~2杂化的无定形碳。傅里叶红外光谱(FT-IR)显示其含有氨基、羰基、醇羟基和甲基。荧光光谱表明,最大激发波长410 nm,最大发射波长为466 nm和676 nm。以硫酸奎宁做参比测得荧光量子产率为26.31%。实验还探讨了CDs的酸碱、光学、抗盐和金属离子的稳定性以及细胞成像效果。以上结果表明,该碳点具有原料廉价易得、制作简便、对酸碱稳定、抗光漂白性良好等优点,具有良好的光学成像应用前景。     

碳点与曙红B间的荧光共振能量转移效应测定培氟沙星

通过构建碳点（CDs,供体）和曙红B（EB,受体）间的荧光共振能量转移（FRET）体系,建立了一种灵敏且具有选择性的检测培氟沙星（PEFL）含量的新方法。以紫叶草为碳源,采用热解法制备了荧光碳点（CDs）,其在水中分散性较好、稳定性较高、量子产率为3.7%。利用高分辨电子显微镜（HRTEM）、X射线电子衍射仪（XRD）和傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）等手段对碳点进行了形貌和结构表征,结果表明,所制得的碳点为无定形态,其表面含有羟基（-OH）和羧基（-COOH）等活性基团。利用能量转移Frster理论,确定CDs和EB之间发生了荧光共振能量转移,从而在CDs和EB之间构建了荧光共振能量转移体系。并考察了影响荧光共振能量转移效应测定培氟沙星的重要因素,如反应介质和酸度、反应时间、供体和受体的浓度和盐效应等。结果表明,在pH 3.0的磷酸盐（PBS）缓冲溶液中,以340 nm为激发波长,碳点将能量转移给曙红B,使得曙红B的荧光信号增强。加入培氟沙星之后,由于培氟沙星与碳点之间相互作用,从而使得碳点的荧光显著增强。并且在优化的实验条件下,培氟沙星的浓度在0.0168~6.71 μg·mL-1范围内与体系的荧光强度改变值（ΔF）之间有较好的线性关系,检出限为0.072 5 ng·mL-1（3s/k,n=11）。一些常见的阳离子（如Fe3+,Al3+,Ca2+,Zn2+,Cr3+,Co2+,Cu2+,Mn2+等）、阴离子（如Cl-,NO-₃,I-,S2-,SCN-,SO2-₄,Br-,NO-₂,IO-₃,F-,ClO-₃,SO2-₃等）和药物（异烟肼,抗坏血酸和肝素钠）及三聚氰胺均不影响培氟沙星含量的测定。将该方法用于甲磺酸培氟沙星胶囊和片剂中PEFL含量的测定,回收率为100.4%~105.1%,相对标准偏差（RSD,n=5）均不大于2.5%,表明该方法可用于甲磺酸培氟沙星药物中培氟沙星的实际检测。该方法具有灵敏度高、选择性好等优点。     

壳聚糖碳点的水热法制备及其对金属离子的选择性研究

以壳聚糖为碳源通过水热法合成碳点,对影响碳点荧光强度的水热温度、水热时间和壳聚糖质量分数进行考察。通过紫外分光光度计、荧光分光光度计、原子力显微、Fourier红外光谱仪、X-ray光电子能谱、X射线衍射仪对壳聚糖碳点的光学性质、化学结构、晶体结构、形貌结构等进行表征分析。结果表明,在水热温度200℃、水热时间9 h、壳聚糖质量分数2%的条件下制备得到的壳聚糖碳点量子产率为32.86%。碳点呈现出主要尺寸为3～10 nm的球形颗粒状,且在波长335 nm激发下,发射峰位于410 nm(蓝)。对金属离子的选择性研究分析表明,Fe~(3+)对碳点溶液的荧光猝灭效应最显著,说明碳点对Fe~(3+)具有较好敏感性和高选择性,且荧光猝灭效率对Fe~(3+)浓度在0～100μmol/L范围内呈现线性响应,因此有望将碳点作为荧光探针应用于Fe~(3+)的检测表征。     

氮掺杂高量子产率荧光碳点的制备及其体外生物成像研究

为获得高量子产率的碳点,以柠檬酸为碳源,苯二胺的3种同分异构体为氮源,采用两步溶剂热法制备了氮掺杂荧光碳点。利用透射电子显微镜(TEM)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱、红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)对样品进行表征,并考察了碳点的细胞毒性和体外生物成像。实验结果表明:3种高量子产率碳点(Y=52%,60.4%,53.2%)的粒径均一,具有较好的分散性,平均尺寸分别为4.5,5.3,5.2 nm。碳点表面含有羟基、羧基、胺基等基团,在紫外光激发下均能发出明亮的蓝色荧光,并具有稳定的荧光性能。细胞实验表明:3种碳点具有较好的生物相容性,能够快速进入细胞并成功应用于细胞的荧光成像。     

生物质碳量子点的绿色制备及对Cu2+的检测

向日葵作为我国主要的油料作物之一,其秸秆是天然的纤维素材料,具有绿色无毒,成本低廉的优势,是制备生物质碳量子点的理想材料之一。近年来,由于含铜农药和化学肥料的不规范使用,大量含铜污染物被排放导致农田土壤和水环境中的铜含量远高于环境背景值。因此,迫切需要开发出一种选择性好、灵敏性强且对环境友好的Cu²⁺检测方法。碳量子点(CDs)是一种粒径小于10 nm的准球形荧光碳纳米材料,因其表面含有丰富的极性官能团,具有良好的水溶性而被广泛研究。与传统的半导体量子点(CdSe, CdTe)相比,CDs具有合成原料广泛、生物相容性好等优点。主要应用于生物成像、光催化、光电转化以及传感检测等领域。然而目前用于碳化合成CDs的前驱体大多为昂贵的化学品,且合成过程复杂污染环境,限制了CDs的大规模生产与应用。开发出一种生态友好,简单、廉价的CDs合成方法是很有意义的。本研究以废弃的向日葵秸秆为碳源,采用简便的水热法合成生物质碳量子点(S-CDs)作为荧光探针,用于检测识别Cu²⁺。通过对S-CDs的一系列光学性质分析与表征,鉴定出其表面官能团主要包括O—H, N...     

基于氮掺杂碳点荧光猝灭法检测铜离子

作为一种新型的碳纳米材料,掺杂碳点具有量子产率高、可调的发光范围、良好的水溶性和生物相容性等优点,使其在环境、电子发光、生物成像和细胞标记等领域显示出广泛的应用前景。本课题组以柠檬酸为碳源,谷胱甘肽为氮源,用水热法成功合成了氮掺杂碳点,将其作为荧光探针用于微量铜离子的检测。     

以醇溶剂为碳源制备碳点的荧光性能

以乙二醇和丙三醇为碳源,用一元醇（异丙醇和乙醇）为对比,通过溶剂热法制备得到碳点。通过傅里叶红外光谱、紫外-可见吸收光谱和激发光谱对所制得的碳点进行表征和分析,探讨了不同碳源对碳点的表面官能团、荧光性能等的影响,从而分析其荧光的发光机理。结果表明：乙二醇与丙三醇制备的碳点含有C=C键和C=O键,均在365 nm光激发后在450 nm处有荧光峰;而一元醇是由C-OH基团中的孤对电子产生荧光,碳源分子中羟基含量对碳点的荧光性能有很大影响,羟基含量越高,越容易形成双键结构。     

Green Synthetic Approach for Synthesis of Fluorescent Carbon Dots for Lisinopril Drug Delivery System and their Confirmations in the Cells

In this work, highly luminescent carbon dots (CDs) were synthesized by the hydrothermal method at 170 °C for 12 h using pasteurized milk as a carbon source. The prepared CDs exhibited bright blue fluorescence under UV light illumination at 365 nm. The CDs show fluorescence life time of ~4.89 ns at excitation wavelength of 370 nm. The effect of different solvents on the fluorescence property of CDs was also investigated. The lisinopril (Lis)-loaded CDs were fabricated by self-assembly of lisinopril on the surfaces of CDs, which were characterized by UV-visible and FT-IR spectroscopic techniques. The controlled release of lisinopril from the Lis-CDs was realized at pH values of 5.2, 6.2 and 7.4, respectively. The results of the cytotoxicity and confocal laser scanning microscopic images indicate that the Lis-CDs were successfully uptaken by HeLa cells without apparent cytotoxicity. The synthesized CDs show great potential as drug vehicles with good biocompatibility, sustained release of lisinopril from CDs, indicating that the CDs can act as a promising drug delivery system for therapeutic delivery and/or bioimaging applications.     

pH响应型碳点的荧光机制和生物医学应用

碳点(CDs)作为一种新型的零维碳基纳米材料,由于其优异的荧光性质、良好的生物兼容性、低细胞毒性以及丰富的表面官能团等性质,在荧光传感和生物医学领域具有巨大的应用潜力。特别是针对肿瘤弱酸性的微环境特点,设计pH响应型碳点来实现对肿瘤的特异性治疗将尤为重要。本文对近年来基于pH响应型碳点的研究工作进行了系统的调研,综述了pH响应型碳点的荧光机制及其在pH传感、生物成像及癌症治疗等生物医学领域的应用,并对pH响应型碳点目前面临的主要挑战以及未来发展的方向进行了展望。     

以固态法一步合成的荧光碳点为探针测定人体尿液中阿霉素

以柠檬酸和尿素为碳源和氮源,采用固态法一步合成出量子产率高达23%的荧光碳点。表征结果表明,所合成的荧光碳点为平均粒径为3~4 nm的球形,表面富含羟基、羧基和胺基等基团。此外,碳点的XRD谱图显示出无定型碳的特征峰。以所制备的碳点为荧光探针,基于碳点和阿霉素之间的共振能量转移而猝灭碳点的荧光,建立了阿霉素定量分析新方法。实验中考察了溶液的pH值和孵化时间的影响。在最佳实验条件下,阿霉素浓度在0.67~16.67 μg·mL-1范围之间与碳点的荧光猝灭值ΔF呈良好的线性关系(R2=0.995),检出限为0.22 μg·mL-1,回收率为83.0%～89.2%,相对标准偏差小于2.5%(n=5)。尿样中常见物质对测定干扰较小,显示出所建立的方法具有较好的选择性。     

Carbon Dots‐Cluster‐DOX Nanocomposites Fabricated by a Co‐Self‐Assembly Strategy for Tumor‐Targeted Bioimaging and Therapy

Carbon‐based nanomaterials could afford versatile potential applications in biomedical optical imaging and as nanoparticle drug carriers, owing to their promising optical and biocompatible capabilities. In this paper, it is first found that amphipathic cetylpyridinium chloride (CPC)‐stabilized oil‐soluble carbon dots (CDs) could self‐assemble into hydrophilic CDs clusters with hydrophobic core under ultrasound, in which CPC acts as carbon source, stabilizer, and phase transfer agent. Next, the size‐control (for size‐dependent passive tumor targeting) and doxorubicin (DOX) uploading of aqueous CDs clusters, and subsequent surface charge modification via overcoating with cRGD‐ and octylamine‐modified polyacrylic acid (cRGD‐PAA‐OA) (reversing their surface charges into negative and introducing active tumor‐targeting ability) are explored systematically. Based on this sequential administration mode, CDs‐cluster‐DOX/cRGD‐PAA‐OA nanocomposites exhibit selective human malignant glioma cell line (U87MG) tumor targeting. In in vitro drug release experiments, the nanocomposites could release DOX timely. Owning to the dual tumor targeting effects and seasonable drug release, CDs‐cluster‐DOX/cRGD‐PAA‐OA show remarkably tumor targetability and enhanced antitumor efficacy (and reduced adverse reaction), comparing to free DOX in animal models. These results indicate that fabricating nanocomposite via co‐self‐assembly strategy is efficient toward drug delivery system for tumor‐targeting theranostic.