论文摘要：荧光碳纳米粒子的微波加热法合成、表征及在细胞成像中的应用

由于传统的有机荧光染料制备过程复杂,荧光不稳定，容易光漂白，且一般生物相容性较差,使其应用受到了一定程度的限制。与传统的有机荧光染料相比,荧光纳米材料克服了这些缺点，并广泛应用于光电设备、生物标记、生物医药、催化剂等领域。其中使用较多的荧光纳米材料是量子点，量子点作为近年来发展起来的一类半导体纳米粒子，具有独特的光学性质和电学性质，然而常见的含毒性元素的量子点（如CdSe），会危害环境，影响细胞或生物大分子的活性；且粒径较大，还有光闪烁现象。
碳是一种独特的材料，在石墨形态下可以是一个很好的金属导体，金刚石形态下是宽隙的半导体，而与氢气反应时是一种聚合物。碳提供了表现全部纳米结构的材料实体，例如：富勒烯、碳纳米管、石墨烯、碳纳米纤维和纳米金刚石，是近年来化学、材料学、生物学和物理学等学科中的热点领域。荧光碳纳米粒子作为碳纳米材料家族的新成员，是一种具有半导体量子尺寸效应和上转换荧光特性的发光纳米材料。其制备方法多样、单分散性好、粒径小、易溶于水、易于实现表面功能化。此外，碳纳米粒子良好的生物相容性及低细胞毒性使其成为替代量子点的最佳选择。其独特的性能在分析检测、发光器件、生物成像及催化等领域具有广阔的应用前景。
目前已经有大量关于荧光碳纳米粒子的制备方法和相关研究应用的报道。但是大多碳纳米粒子的制备方法过程繁琐复杂，荧光量子产率低。钝化和掺杂是提高荧光量子产率常用的方法，但是反应耗时，成本高。因此寻找有效的制备和修饰碳纳米粒子的方法以提高荧光量子产率显得极具意义。基于此，本文主要从荧光碳纳米粒子的制备及应用两个方面出发，探索出一种简单、快速且廉价制备荧光碳纳米粒子的新方法。通过简单、绿色、有效的修饰，碳纳米粒子的荧光性能得到了提高，并可用于细胞成像。
本论文由绪论、研究报告两部分组成。第一部分为绪论，简要概述了纳米材料；综述了荧光碳纳米粒子的各种制备方法、性能及相关应用；介绍了微波加热特点；最后阐述了本论文的研究目的和内容。第二部分为研究报告，分为两部分：

1、为了制备出荧光性能优良的碳纳米粒子，本文以不同碳水化合物为碳源，聚乙二醇200（PEG-200）为钝化剂，用微波加热法制备碳纳米粒子。结果发现，以维生素C为碳源制得的碳纳米粒子荧光性能最优。与其他加热方法相比，微波加热法所用时间短，微波辐射使反应体系被迅速、均匀地加热，大大消除了温度梯度的影响。形成碳纳米粒子的过程中短时间碳源经历了脱水、聚合、热解、焦糖化和表面钝化，同时在碳纳米粒子表面引入更多的含氧基团。微波加热制备的碳纳米粒子粒径约5 nm，在紫外灯下呈蓝色，具有更好的性能，更强的荧光，较好的抗光漂白和抗盐能力，有利于碳纳米粒子作为荧光探针在细胞成像、靶向示踪等方面的应用。
2、发现了一种通过简单的表面化学改性方法来提高普通碳纳米粒子荧光性能的新方法。在室温水相条件下，用过氧化氢对微波加热维生素C和PEG-200的溶液所制得的普通碳纳米粒子进行氧化表面化学改性，方法简易快捷，所用试剂廉价绿色，不用进一步纯化。相比普通碳纳米粒子，修饰后碳纳米粒子的粒径、形貌及单分散性基本保持不变，但氧化型碳纳米粒子的荧光性能被显著提高，即其具有更强的荧光发射，更高的荧光量子产率。其优良的荧光性能使其可用于细胞成像, 结果显示，由于碳纳米粒子粒径小可以通过内吞作用进入细胞，主要存在于细胞质与细胞膜中。

来源：半壳优胜育转载请保留出处和链接！

本文链接：http://www.87cpy.com/218599.html