碳点的性质及其在生物传感器领域的应用

碳点(carbon dots,CDs)作为一种具有优良生物相容性、低毒性和表面功能可调的新型碳基纳米材料,在生物传感领域具有极大的应用潜力.本文对碳点的生物效应、发光性质及其发光机理进行了简述,并根据传感机制的不同,将CDs在生物传感领域的应用分为荧光(fluorescence,FL)传感器、电致发光(electrochemiluminescence,ECL)传感器以及化学发光(chemiluminescence,CL)传感器三类进行综述.最后分析了CDs目前在生物传感器领域应用中存在的问题,并对其发展进行了展望.     

荧光碳点在分析传感中的应用进展

荧光碳点（CDs）是2004年发现的一种新型碳基纳米材料,呈球形、粒径在2～10 nm左右,具有优异的荧光性能、易于功能化修饰、抗光漂白性强、环境危害低、生物相容性好以及合成原料来源丰富等特点,被认为是有机荧光染料和半导体量子点的最佳替代品,在光电学、光催化、化学传感和生物成像等领域有着广阔的应用前景。本文主要介绍了CDs作为化学传感器的荧光检测机制,重点总结了近年来CDs在离子、有机小分子以及生物大分子检测等方面的应用,以期为荧光纳米探针的设计与应用提供理论和研究依据。     

碳量子点的合成与应用

近年来,由于碳纳米材料具有高的催化活性以及好的稳定性等优点,其在科学、工程以及商业领域都得到了广泛的应用。其中新型"零维"碳纳米材料--碳量子点(carbon dots, CDs)具有荧光信号稳定、无光闪烁、激发波长和发射波长可调控等独特的光学性质,以及生物毒性小和生物相容性好等优势,逐渐成为碳纳米材料的研究热点,广泛应用于生物成像、生物细胞标记、传感器、光催化、太阳能电池以及发光元件等领域。本文主要综述了CDs的不同合成方法(包括自上而下法和自下而上法)及其应用。     

基于碳点的即时测试方法的研究进展

即时测试(PoCT)方法的应用满足了食品、检疫、临床等多方面的快速、准确、简便的检测需求。碳点(CDs)作为一种新型的纳米材料,因易于制备、粒子尺度小、生物相容性好、低毒而被广泛应用于各种PoCT方法中。基于此,介绍了CDs的制备方法和表征方法,从食品安全、检疫与临床检测方面综述了CDs在PoCT中的应用,并对基于CDs的PoCT方法的发展进行了展望(引用文献95篇)。     

荧光纳米材料在病原微生物检测中的应用

病原菌污染给人类的健康带来极大的安全隐患,对病原菌快速、准确和灵敏的检测是减少污染的重要手段。传统检测病原菌的方法存在耗时长和操作繁琐等缺点。荧光纳米材料具有荧光强度高、稳定性好以及良好的生物相容性等优势,为应用其构造传感器用于病原菌检测提供了新的研究途径。本文对近年来常见荧光纳米材料,包括半导体量子点、金属纳米簇、碳纳米材料、上转换纳米粒子和荧光硅纳米颗粒,在病原菌检测方面的应用进行了概述,着重将不同类别荧光纳米材料的光学性质和检测机理进行了分析和比较。纳米材料的生物修饰是实现病原菌特异性识别的重要环节,本文对抗体、适配体、噬菌体和抗生素等病原菌识别方式的特点及其与纳米材料的连接方式进行了介绍。最后对不同荧光纳米材料在检测病原菌中具有的优势和局限性进行了总结,并对其在未来的应用与研究重点进行了展望。     

基于功能纳米材料的灵敏生物传感策略

21世纪的第一个十年被称为＂传感的十载＂.功能纳米材料为灵敏的生物传感器件（包括光学和电生物传感）的制备提供了优秀的平台.这方面的大多数工作主要聚焦于不同纳米材料的生物功能化,例如金属纳米粒子、半导体纳米粒子和碳纳米粒子,功能化方式包括物理吸附、静电结合、特异性识别或共价键合.这些生物功能化纳米材料可以用作催化剂、电导体、光发射剂、载体或示踪剂,以获取被放大的检测信号、稳定的识别探针或生物传感界面.设计的信号放大策略已经极大地促进了不同领域中稳定、特异、具有选择性和灵敏的生物传感器的发展.本文介绍了基于功能纳米材料的一些生物传感新原理和检测新策略,也讨论了纳米材料的生物功能化方法和生物传感在蛋白质的免疫分析、DNA检测、糖分析和细胞传感中的应用.     

中药碳点的合成及其在生物成像和医学治疗方面的应用

碳点(Carbon dots, CDs)作为一类粒径小于10 nm新型零维光致发光纳米材料,具备可调荧光发射和激发波长,良好的光稳定性、水溶性和生物相容性、低毒性等显著优势,近年来得到了学者们广泛关注。以富含多种活性成分并可发挥多种药效作用的中药(Traditional Chinese Medicines, TCM)为碳源,制备出具有一些特殊功能的中药CDs(TCM-CDs),进而有望发挥出更大的药用价值。本文详细介绍了中药CDs的合成方法及每种合成方法的优缺点,全面综述了中药碳点在生物成像和医学治疗方面的最新研究进展,并对中药CDs研究的重要性及面临的主要问题及挑战和未来的发展方向进行了展望。     

碳点在抗生素分析检测中的应用

抗生素的过度使用对环境造成了极大破坏,对其进行监测控制刻不容缓。常用的分析检测技术,如高效液相色谱(HPLC)、气相色谱(GC)、高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS)等具有高效快速、重现性好、可自动化操作等优点。但对环境样品中抗生素的检测存在样品前处理过程繁琐、检测灵敏度低、实验成本高等问题。结合现有的检测技术发展新型材料,对提高抗生素的检测灵敏度具有重要意义。碳点(CDs)是一种尺寸介于0~10 nm之间的新型纳米材料,具有小尺寸效应、优异的电学和光学性质、良好的生物相容性等优点,已被广泛应用于环境样品中抗生素的检测。该综述对近5年CDs与传感器、色谱分析技术结合检测抗生素的应用进行了总结,并对其发展前景进行了展望。该文总结了CDs与分子印迹传感器、适配体传感器、电化学发光传感器、荧光传感器及电化学传感器相结合,及其在抗生素检测中的应用;对涉及的比率型传感器、阵列传感器等先进分析方法进行了举例评述;对CDs作为色谱固定相分离抗生素进行了阐述。文献表明,CDs结合传感器检测抗生素可有效提高检测灵敏度,但对复杂环境样品中抗生素的检测还面临着构建高选择性传感器、开发新型材料及数据处理等方面的挑战;目前,CDs作为色谱固定相对抗生素的材料分离,仍处于初步研究阶段,分离机理尚不明确,有待进一步深入研究。总之,CDs在环境样品中抗生素的检测方面仍面临一系列问题,随着人们对CDs的深入研究以及各种分析检测技术的不断发展,CDs将会在抗生素等环境污染物的检测中发挥重要作用。     

碳量子点激发依赖荧光特性的机理、调控及应用

碳量子点（carbon dots,CDs）是一种具有强荧光、荧光波长可调、无光漂白等特性的新型荧光纳米粒子,其制备简单、成本低,而且具有良好的生物相容性和低毒性,在光电器件、生物传感及药物载体等领域展现出广阔的应用前景。其具有的独特激发依赖荧光特性是指随着激发波长的改变,其发射波长将随之改变,所以,通过调节激发波长即可实现CDs的连续全色发射,可为其在多色成像生物领域提供可能性。此外,在长波长激发下,CDs发射波长甚至可以延续到近红外区域,展现出在活体成像领域的应用前景。因此,探索CDs激发依赖荧光特性的机理是非常重要的,这将为实现CDs的激发依赖荧光特性提供理论指导。本文就近年来人们对于CDs激发依赖荧光特性的研究进行了综述,重点概述了CDs激发依赖荧光特性的机理、调控实现CDs激发依赖荧光特性的方法及CDs激发依赖荧光特性的应用。目前,CDs激发依赖荧光特性的机理主要包括：不同表面态的分布、宽的尺寸分布、碳核结构的存在及周围慢的溶剂弛豫;实现CDs激发依赖荧光特性的方法主要有：对表面态的控制、尺寸分布的控制及碳核结构的控制;CDs激发依赖荧光特性的应用主要表现在细胞成像和光电器件。最后,对这一特性研究中尚存在的问题进行了总结并且展望了其发展前景。     

长余辉纳米材料的控制合成及在疾病诊断中的应用

长余辉纳米材料具有独特的发光性质, 能在激发光关闭后持续发光. 通过收集激发光关闭后的长余辉发光信号可以有效消除背景信号的干扰. 此外, 长余辉材料在成像时无需原位激发, 可以减少生物体系的组织自发荧光和光散射干扰, 提高生物成像和检测的灵敏度. 由于这种独特的光学特性, 长余辉纳米材料在生物传感/生物成像以及疾病治疗等领域被广泛应用. 近年来, 为满足疾病相关生物标志物的体外检测及体内生物成像的应用要求, 控制合成发光性能优异、 生物相容性好的长余辉纳米材料成为研究热点.     

非对称纳米材料的性质及其应用

具有非对称结构的纳米材料显示出独特的物理和化学性质,在生物传感、靶向药物运载以及分子检测等生物医学领域具有良好的应用前景.本文就非对称纳米材料的性质及其应用方面的最新研究进展进行了综述.首先,我们从三个不同方面讨论了非对称纳米材料的性质及相关应用,即表面双亲性、催化特性和生物相容性;然后着重强调了非对称纳米材料在生物医学上的应用,如生物传感、靶向运载、基因疫苗以及杀菌剂;最后,我们对非对称纳米材料在制备技术的改进及其在食品安全领域的应用作出了展望.     

基于水溶性共轭聚合物的蛋白质检测*

近年来,以共轭聚合物作为生物传感元件,在生物大分子（如核酸、蛋白质）特异性识别、检测方面的研究越来越受到人们的关注。共轭聚合物具有强的光捕获能力,具有倍增光学响应性,可用来放大荧光传感信号,大大提高检测的灵敏度,为生物传感器的发展提供了新的传感模式。基于共轭聚合物的新型生物传感器在医疗诊断、环境检测以及国家安全防御等方面具有广泛的应用前景。本文简要介绍了共轭聚合物的荧光信号放大机制以及在蛋白质、酶、抗原－抗体检测方面的应用。最后对共轭聚合物在蛋白质检测方面的未来发展趋势进行了展望。     

碳点在样品前处理及色谱分离中的应用

碳点（CDs）具有生物相容性好、毒性低、稳定性好等优点,目前已广泛应用于生物成像、传感、光催化等领域。近年来,以CDs为吸附剂和分离材料的样品前处理和色谱分离研究也引起了研究者的极大兴趣。该文对CDs在样品前处理和色谱分离中的应用进行了综述,并对其发展前景进行了展望。     

上转换纳米材料：机制、合成和生物应用

上转换纳米粒子具有独特的反斯托克斯发光特性,可以将长波长的光转化为短波长的光。由于其出色的光物理特性,如较大的斯托克斯位移、较低的自发荧光背景、长时间稳定的发光、抗光漂白以及较高的生物穿透深度等,上转换纳米材料被广泛应用于生物成像、药物治疗、生物检测等领域。本文首先介绍了上转换纳米材料的发光机制和合成方法,然后总结了上转换纳米材料在生物成像、药物治疗、生物检测领域的最新应用,并介绍了课题组近年来在这些领域取得的进展。最后,展望了上转换纳米材料在生物医学领域的应用和发展趋势。     

用于抗结核药物异烟肼检测的碳点/二氧化锰纳米探针的构建

采用微波法快速合成了一种生物相容性好、稳定性高的荧光碳点（CDs）,并将该碳点与二氧化锰纳米片（MnO2）混合形成纳米荧光探针用于抗结核药物异烟肼（INH）的检测。采用透射电子显微镜（TEM）、X射线光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT－IR）、紫外可见光谱（UV－Vis）和荧光光谱等手段对碳点和二氧化锰纳米片的形貌、成分、表面基团进行了表征。实验发现,MnO2纳米片通过荧光共振能量转移（FRET）猝灭CDs的荧光,而加入的INH可与MnO2纳米片发生氧化还原反应使后者降解,进而使CDs的荧光得以恢复,基于此构建了一种定量检测INH的纳米荧光探针。该探针对INH表现出良好的灵敏度和选择性,对INH检测的线性范围为0.5 ~ 60 μmol/L,检出限为0.02 μmol/L,并成功地应用于血样、尿样以及片剂中INH的测定,回收率分别为94.8% ~ 116%,99.0% ~ 105%和96.8% ~ 102%,相对标准偏差均小于5%,结果令人满意。该探针为INH的检测提供了新的思路,在生物样品检测方面具有广阔的应用前景。     

聚合物纳米光诊疗剂的制备与应用新进展

共轭聚合物纳米颗粒是由π-共轭有机聚合物组成的尺寸在1~100nm范围内的新型有机纳米材料。与传统的有机小分子、半导体量子点和无机纳米材料相比,聚合物纳米颗粒具有光学性质特殊、结构多样、表面易修饰和生物相容性好等优点,因而被广泛应用于生物成像、传感与检测、载药和治疗等领域。本文主要围绕聚合物纳米颗粒的制备方法、性质结构和生物相容性等方面,重点介绍了聚合物纳米颗粒作为光诊疗剂在荧光成像、光声成像,以及光动力和光热治疗领域的研究进展,并对聚合物纳米颗粒的发展前景和未来面临的挑战进行了探讨。     

多巴胺基纳米材料在生物医药中的应用

多巴胺是存在于人体内的一种儿茶酚胺类神经递质。自从研究者们发现了利用多巴胺的氧化自聚合反应制备聚多巴胺涂层的简便方法之后,多巴胺基纳米材料已经发展成为一类新兴的生物材料。多巴胺基纳米材料由于具有独特的物理化学性质,例如普适性的粘附性质、高化学反应活性、优良的生物相容性和生物降解性、以及光热转换性质,而在生物传感、药物输送、光热疗法、抗菌和组织工程等领域吸引了研究者们强烈的研究兴趣。本文综述了多巴胺基纳米材料的制备、功能化及在生物医药应用方面的最新进展。首先介绍了几种典型的多巴胺基纳米材料,并讨论影响其组装过程的因素。之后详细综述了这些材料在生物医药领域的应用,尤其是在癌症诊断和治疗方面。最后,本文提出了推进多巴胺基纳米材料临床应用需要发展的研究方向。     

稀土元素掺杂上转换纳米材料在卫生分析领域中的应用

稀土元素掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)作为新兴一代的荧光纳米探针,具备反斯托克斯发光的独特转换性质,具有光学/化学稳定性好、荧光寿命长、激发光生物组织穿透深度大,且对组织损伤小等显著优点,近年来在卫生分析领域的研究和应用获得了广泛的关注。本文重点综述了REEs-UCNPs对卫生样品中金属离子、有机小分子、激素、生物毒素、活性氧自由基和生物大分子等分析检测的最新研究成果及进展,展望了REEs-UCNPs进一步的研究开发及应用。     

稀土掺杂氟化物纳米材料的上转换发光特征及其生物应用

稀土掺杂氟化物纳米材料由于具有低的声子能,可以获得较高的上转换发光效率,使其在太阳能电池、生物医学、光电子学、信息等领域有着广泛而重要的应用前景。本文就当前稀土氟化物上转换纳米材料的改性、光性能研究,以及在生物检测,生物成像标记,免疫分析,疾病治疗方面的最新研究进展做一综述,并对上转换纳米颗粒在生物应用过程中存在的主要问题进行了讨论。     

纳米金光学探针的生物分析应用新进展

纳米金作为研究较早的一种纳米材料,在光分析检测尤其是用于生物分析方面日益受到人们的关注。本文结合本课题组在纳米金方面的研究,综述了近年来纳米金光学探针在生物分析方面的应用进展,并对其发展前景进行了展望。综述引用文献45篇。