新型碳量子點的合成及其在分析檢測中的應用.pdf

1、碳量子點（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、易溶于水以及化學惰性等優(yōu)點，近年來已經(jīng)吸引了研究者極大的關(guān)注。為了擴展和開發(fā)碳量子點的性能和應用，許多研究者投入大量的時間和精力研究新型碳量子點的合成、各種官能團的修飾，以及在各種領(lǐng)域的應用。現(xiàn)在人們已經(jīng)初步掌握了碳量子點的基本理論、簡單結(jié)構(gòu)、性能及應用潛力，但其結(jié)構(gòu)、性能、機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、研究和應用。另外，雖然現(xiàn)在報道的各種碳量子點很多，但其種類太少、合成的規(guī)律還需要進一步的探索、各種機理的研究還需要進一步的深入、其應用領(lǐng)域還需要進一步開發(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。核酸適配子對靶分子具有類似于抗體的特異性作用，而且具有化學穩(wěn)定性好、易于保存運輸、可以重復利用、合成成本低和易于標記的優(yōu)點，因此對核酸適配子的開發(fā)和應用一直是研究者們的研究熱點。近年來，基于核酸適配子的

3、檢測方法已經(jīng)廣泛用于蛋白質(zhì)、細胞、病毒、小分子等各種靶向分子的選擇性檢測。然而在毒素的分析和檢測方面的研究還相對較少。本文主要以不同的碳材料、有機分子及天然材料作為碳源，采用簡單的水熱法合成多功能化的碳量子點，用于金屬離子及生物分子的檢測。探索研究新型碳量子點的合成、性能及其在生物傳感器方面的應用，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元素摻雜的熒光碳量子點（N,S-CDs），并進行了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，該量子點選擇性地結(jié)合溶液中的Fe3+，并導致熒光明顯猝滅，根據(jù)這個性質(zhì)，我們發(fā)展了一種檢測環(huán)境中 Fe3+的新方法。此外該碳量子點還用于細胞成像以及檢測細胞中的Fe3+，證明該碳量子點具有很大的的應用潛能。
　　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（N-CDs）。實驗結(jié)果表明，該碳量子點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）的檢測方法。通過毒素分子對碳量子點的熒光恢復，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，而且該方法可以擴展到其他目標分子的檢測，具有較高的應用前景。
　　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（Fe-CDs）。通過XPS和XRD表征，合成的碳量子點主要含有C、O、N等元素和少量的鐵元素。該碳量子點不僅具有碳量子點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