1 太原科技大学 应用科学学院, 山西 太原 030024
2 福建师范大学物理与能源学院 福建省量子调控与新能源材料重点实验室, 福建 福州 350117
3 山西医科大学 口腔医学院, 山西 太原 030051
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。
pH响应型碳点 荧光机制 pH传感 生物成像 癌症治疗 pH-responsive carbon dots fluorescence mechanism pH sensing bioimaging cancer treatment
1 云南师范大学物理与电子信息学院, 云南 昆明 650500
2 曲靖师范学院物理与电子工程学院, 云南 曲靖 655011
用金纳米粒子(Au NPs)作为基底,基于罗丹明6G(R6G)探针分子拉曼特征峰随pH的变化,构建了一种具有表面增强拉曼散射(SERS)信号输出的pH传感器。由于(闭)开环形式下存在的(去)质子化R6G分子吸附于增强基底表面的倾斜度取向不同,R6G在不同pH下表现出了不同的SERS活性。根据寻找到的R6G在1363 cm -1和1314 cm -1位置处的SERS光谱峰面积比与pH的线性关系,设计出pH传感器。实验结果表明:R6G的SERS信号在室温下可以稳定2 h以上;当样品溶液pH在7和3之间转换时,传感器表现出了较好的恢复性。在pH检测过程中引入其他金属阳离子后,该探针表现出了对H +较好的选择性。通过检测实际样品的pH发现,该探针的分析性能良好,适于在酸性介质中检测pH。
光谱学 表面增强拉曼散射 pH传感器 罗丹明6G 金纳米粒子
1 东华大学 材料科学与工程学院, 上海 201620
2 中国电子科技集团公司 第十八研究所, 天津 300110
可穿戴传感器可以方便地监测汗液pH、体表温度等信号, 以此判断人体的健康状况, 因而吸引了广泛注意。本研究制备了一种用于检测人体皮肤表面温度及汗液pH的芯片式传感器。pH传感器为ZnO/聚苯胺(PAni)微纳米结构, 在不同pH溶液中的表面电位不同, 灵敏度达120 mV/pH。温度传感器为ZnO/还原氧化石墨烯(rGO)复合材料, 用简单的滴落涂布法在聚对苯二甲酸乙二醇酯/氧化铟锡(PET/ITO)导电电极表面修饰一层ZnO/rGO。随着温度的升高, ZnO/rGO复合材料的电阻下降, 其电阻变化量的灵敏度达-0.67%/℃。两种传感材料可以集成在一个微小的芯片上, 获得的多功能传感器表现出较高的稳定性, 在皮肤表面pH和温度检测方面具有潜在的应用价值。
pH传感 温度传感 ZnO/还原氧化石墨烯(rGO) ZnO/聚苯胺 pH sensing temperature sensing ZnO/reduced graphene oride ZnO/polyaniline
南京航空航天大学 材料科学与技术学院, 江苏省能量转换材料与技术重点实验室, 江苏 南京 210016
荧光碳点具有激发波长依赖的独特性质, 有望基于此制备检测溶液pH值的荧光探针。以柠檬酸和尿素为原料、N,N-二甲基甲酰胺为溶剂, 采用一步溶剂热法在200 ℃下保温12 h制备了一种新型的具有橙-绿双波段荧光发射性能的水溶性碳点。采用透射电子显微镜、X射线衍射、拉曼光谱、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等方法对荧光碳点的组成和形貌进行了表征, 还通过荧光发射光谱和紫外-可见吸收光谱对其光学性能进行了研究。结果表明, 制备的碳点粒径为2.7～4.3 nm, 表面带有大量含氧官能团, 具有良好的水分散性。在440 nm和540 nm波长光激发下分别呈现绿色(500 nm)和橙色 (590 nm)双波段荧光发射。合成的荧光碳点发光性能对pH值具有敏感性: 在强碱性溶液中, 590 nm的荧光强度比水溶液中提高了6.71倍, 同时吸收峰的蓝移使得自然光下其溶液颜色发生了明显改变, 具有强碱性指示剂的作用; 在pH值为2～6的酸性溶液中, 500 nm与590 nm发光峰强度比与pH值之间呈现良好的线性关系, 展现了作为pH值比率荧光探针的应用潜力。
荧光碳点 溶剂热法 橙-绿双波段荧光 pH传感 fluorescent carbon dots solvothermal method orange-green dual fluorescence emission bands pH sensing
华侨大学机电及自动化学院, 福建 厦门 361021
将新型量子点荧光传感技术与光纤倏逝波传感技术相结合, 发展了一种基于量子点荧光效应并结合倏逝波传导进行溶液酸碱度检测的新型传感技术, 具有灵敏度高、 检测速度快、 便于微环境检测、 可实现远程探测、 实时监测和原位分析等特点。 详细介绍了用于倏逝波传感的锥柱组合型光纤荧光探头的制备方法, 量子点在光纤探头表面的修饰流程, 光谱与强度两种光纤pH传感平台的建立, 并分别从响应范围、 线性度、 重复性和稳定性等方面对CdSe/ZnS量子点应用于光纤pH传感进行了评价。 结果表明, 在pH值为2~12的范围内, CdSe/ZnS量子点的荧光光谱信号的峰位在强酸和强碱的情况下都会产生红移, 且红移量随pH值的变化呈线性关系, 其量子点荧光强度信号随pH值的减小呈线性降低关系, 通过在强酸和强碱下交替测试的实验表明其具有较好的重复性, 利用荧光强度传感平台进行实时监测的实验表明其具有较好的稳定性。 因此, 将CdSe/ZnS量子点用于倏逝波光纤pH传感具有可行性, 在生物化学、 环境监测、 医学临床、 食品安全等领域的pH值测量方面有着广泛的应用前景。
CdSe/ZnS量子点 倏逝波 光纤pH传感 CdSe/ZnS quantum dot Evanescent wave Optical fiber pH sensing 光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1944
利用等离子体处理单层石墨烯, 并制成pH传感器, 通过接触角仪、拉曼光谱仪、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜表征石墨烯处理前后微观结构, 探究等离子体处理对石墨烯pH传感器灵敏度的影响。随等离子体处理时间增加接触角逐渐减小,亲水性提高。在拉曼光谱中, 处理后的石墨烯出现了D和D′两个明显的缺陷峰, 同时2D峰宽化。分析X射线光电子能谱, 确定了缺陷的类型和引入的含氧官能基团类型。运用原子力显微镜研究了处理前后石墨烯的微观形貌, 发现处理后石墨烯的面粗糙度增加。在最佳条件下, 等离子体处理的石墨烯pH传感器灵敏度较未处理之前提升了约300%。
表面光学 石墨烯 亲水性 等离子体处理 pH传感器 激光与光电子学进展
2017, 54(1): 012401
1 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
2 中国科学院西安光学精密机械研究所, 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
为了拓展微结构聚合物光纤(MPOF)在化学传感领域内的应用研究以及对MPOF孔道内壁功能化修饰技术的深入研究, 首先对36孔的MPOF孔道内壁进行酸催化水解处理, 随后采用化学键合的方式将荧光探针曙红通过偶联剂负载于MPOF孔道内壁, 从而制成用于pH值测定的传感探头。该传感探头被修饰后的多个孔道可以容纳微量的待测溶液, 待测物与孔道内壁的荧光探针作用后, 光信号将可以沿光纤传输, 并被检测。整个化学反应的传感过程是在孔道内进行的, 传导的光束能够和敏感材料相重叠, 利于微量分析同时避免了对敏感膜的损坏。实验结果显示pH值在2.0～4.4范围内与荧光强度呈线性关系, 该传感探头的重现性良好, 并且采用此修饰方法制备的MPOF传感探头对于荧光探针的固定性比较好, 无明显泄漏。
微结构聚合物光纤 共价交联法 pH传感 microstructured polymer optical fiber covalence cross linking pH probe
