1 澳门大学应用物理及材料工程学院 教育部联合重点实验室， 中国 澳门 999078
2 澳门大学科技学院 物理化学系， 中国 澳门 999078
3 澳门大学 教育部精准肿瘤学前沿科学中心， 中国 澳门 999078
碳点（CDs）作为一种新型光热纳米材料引起了肿瘤治疗领域的关注。然而，作为光热剂，碳点在深红（DR）至近红外（NIR）区域的光热转换效率有限。此外，碳点对肿瘤组织的靶向性也是急需解决的一个重要问题。本综述介绍了一些增强碳点深红或近红外吸收和光热转换效率的实用策略，包括尺寸调整、元素掺杂、表面修饰、半导体耦合和生物大分子包覆等。基于这些策略可以构建合适的碳点及其复合物，实现对肿瘤的靶向光热治疗。最后，我们希望建立高效的肿瘤识别和光热治疗一体化系统，实现碳点在肿瘤治疗中的临床应用，并为解决肿瘤相关问题和促进健康发展提供重要的科学意义和应用价值。
碳点 近红外吸收 光热特性 光热疗法 carbon dots near-infrared absorption photothermal property photothermal therapy
中国计量大学 光学与电子科技学院，杭州 310018
以柠檬酸和尿素为前驱体通过水热法制备得到绿色荧光碳点，通过透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱、荧光光谱以及时间分辨荧光光谱对碳点进行表征和分析。碳点的粒径为6.5 nm，在252 nm、273 nm和410 nm处存在吸收峰，最佳激发和发射波长分别为400 nm和517 nm，根据已有研究推测碳点的荧光主要来源于4-羟基-1H-吡咯并［3，4-c］吡啶-1，3，6（2H，5H）-三酮。发现不同溶剂中的碳点具有不同的发光特性，包括荧光强度、发射峰位和荧光寿命，因此将碳点作为荧光探针检测质子溶剂乙醇和非质子溶剂二甲基甲酰胺中的水含量。实验结果表明随着水含量的增加，混合溶液中碳点的荧光强度下降，发射峰位红移，发射峰轻微加宽，荧光寿命缩短。碳点的荧光强度、发射峰位以及荧光寿命三者与水含量之间均存在线性响应关系，检测范围宽至0~100%。本方法同样适用于甲醇和乙二醇，具有普适性，该碳点有望成为快速灵敏检测有机溶剂中水含量的潜在探针。
碳点 荧光光谱 荧光寿命 含水量 有机溶剂 Carbon dots Fluorescence spectroscopy Fluorescence lifetime Water content Organic solvent 光子学报
2023, 52(12): 1216001
为克服测试时环境变化对荧光检测的影响，我们设计合成了比率型荧光探针，利用双波长的荧光发射来有效消除背景干扰。本文以邻苯二胺、四硼酸钠和1?甲基?3?烯丙基咪唑溴盐为反应前体，利用一步水热法合成了基于碳点双发射的荧光探针L?CDs，并实现了对铜离子（Cu2+）的双信号响应。L?CDs表现出荧光双发射现象，当激发波长为380 nm时，呈现出440 nm和570 nm的双发射峰。Cu2+可使探针在440 nm处的荧光发射强度减弱，同时570 nm的荧光发射峰增强。Cu2+浓度在0.04~0.244 mmol/L范围内时，与荧光比率信号（F570/F440）表现出良好的线性相关，检出限（LOD）为0.6 μmol/L。所构建的荧光探针可用于实际水样中Cu2+的检测，回收率为99.4% ~ 101.8%。
碳量子点 荧光探针 铜离子 比率探针 carbon dots fluorescence probe cupper ion ratio probe
华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200241
具有长波长荧光发射特性的碳点(CDs)材料由于其在生物领域的广阔应用而受到越来越多的关注。 长波长发射荧光碳点的合成主要基于高温高压的方法, 室温合成的方法和研究还比较少。 采用碱催化的方式, 将氢氧化钠溶液与果糖溶液混合后透析, 无需加热和其他额外的能量输入即可制备出一种蓝绿色发光可调的碳点, 并通过透射电子显微镜、 紫外-可见分光光度计、 稳态荧光光谱仪等光谱技术对合成碳点进行了表征。 进一步采用圆二色分光光度计和皮秒时间相关单光子计数等测量系统对碳点与牛血红蛋白(BHb)之间的相互作用进行了探究。 虽然已有较多应用碳点检测BHb的研究, 但这些研究更注重分析BHb检测的效果, 而对BHb猝灭碳点荧光的机理还缺少较为详细的系统性证明。 测量得到了二者在不同温度下相互作用的Stern-Volmer图像, 以及碳点在BHb加入前后的荧光寿命, 结果表明BHb对碳点荧光的猝灭是一个静态的过程。 并且在该过程中, BHb的α-螺旋含量下降了约3%, 证明了碳点会使蛋白的结构发生改变。 BHb与碳点混合后形成了复合物, 导致碳点的荧光下降。 通过分析干扰样品以及反应时间对检测BHb的影响, 证实了碳点检测BHb具有良好的选择性和稳定性。 另外, 碳点荧光强度下降, 下降比例与BHb浓度成线性关系, 因此可以设计基于碳点荧光猝灭的血红蛋白生物传感器, 用于微量BHb的特异性检测, 所检测的线性范围为0～5 μmol·L-1, 检测限为243 nmol·L-1(S/N=3)。 所合成的碳点还可以实现双波长激发检测, 实验证实在370和425 nm激发下, 碳点的荧光猝灭程度和BHb的浓度之间表现出良好的线性关系, 这为该荧光探针检测BHb提供了更多的应用价值。 由于该碳点的合成手段简便, 操作技术难度低且合成原料容易获得, 该荧光探针对BHb的微量检测在生命科学研究和刑侦领域都具有十分重要的意义。
碳点 血红蛋白 荧光探针 荧光猝灭 光谱技术 Carbon dots Hemoglobin Fluorescent probe Fluorescence quenching Spectroscopy 光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3365
1 中国科学院理化技术研究所 光化学转换与功能材料重点实验室，北京 100190
2 中国科学院大学 未来技术学院，北京 100049
3 西北工业大学 柔性电子前沿科学中心，陕西 西安 710129
随着细菌耐药性的不断播散，尤其是“超级细菌”的出现，临床可用抗生素药物越来越少，迫切需要发展新的高效、低毒和无耐药性的抗菌材料和技术。本研究采用生物质绿茶作为碳源，通过溶剂热法，成功制备了具有光动力治疗（Photodynamic therapy，PDT）性能的绿茶衍生碳点（T-CDs）。在660 nm激光照射下，所制备的T-CDs 能够有效产生活性氧。细胞和活体实验表明，T-CDs具有优异的生物相容性，且产生的活性氧能杀死耐甲氧西林金黄色葡萄球菌，从而通过降低细菌引起的伤口炎症，加速伤口愈合。本研究所制备的T-CDs能够通过PDT杀灭致病菌，促进感染伤口愈合，为开发抗生素替代药物提供了新的思路，同时对探索耐药菌感染伤口临床治疗新方案具有重要参考价值。
碳点 光动力治疗 耐药菌感染 生物质 carbon dots photodynamic therapy drug-resistant bacteria biomass
1 东华大学 纤维材料改性国家重点实验室，上海 201620
2 东华大学 材料科学与工程学院，上海 201620
紫色荧光碳点（P?CDs）的制备通常存在制备复杂、量子产率低、荧光强度低等缺点。本文以邻苯二胺（OPD）和间苯二胺（MPD）为氮源，柠檬酸为碳源，在120 ℃的低温条件下，通过一步水热法成功获得了绝对量子产率为5.3%的高荧光P?CDs。XPS和FT?IR结果表明，所有合成的P?CDs具有相似的官能团，但含量不同；OPD/MPD的比例可有效调控P?CDs的荧光强度。所得P?CDs具有较好的光稳定性和盐稳定性。值得注意的是，当pH为1~3或10~13时，P?CDs的荧光颜色明显转变为绿色。上述独特的pH依赖性荧光色行为确保了其在光学pH传感中的潜在应用。
高荧光 紫色荧光碳点 pH光学检测 high luminescence purple-emissive carbon dots optical pH sensing
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Functional Nano and Soft Materials (FUNSOM), Jiangsu Key Laboratory for Carbon-Based Functional Materials and Devices, Soochow University, 199 Ren’ai Road, Suzhou, Jiangsu 215123, People’s Republic of China
2 Macao Institute of Materials Science and Engineering (MIMSE), MUST-SUDA Joint Research Center for Advanced Functional Materials, Macau University of Science and Technology, Taipa, Macao 999078, People’s Republic of China
Carbon dots (CDs), as a unique zero-dimensional member of carbon materials, have attracted numerous attentions for their potential applications in optoelectronic, biological, and energy related fields. Recently, CDs as catalysts for energy conversion reactions under multi-physical conditions such as light and/or electricity have grown into a research frontier due to their advantages of high visible light utilization, fast migration of charge carriers, efficient surface redox reactions and good electrical conductivity. In this review, we summarize the fabrication methods of CDs and corresponding CD nanocomposites, including the strategies of surface modification and heteroatom doping. The properties of CDs that concerned to the photo- and electro-catalysis are highlighted and detailed corresponding applications are listed. More importantly, as new non-contact detection technologies, transient photo-induced voltage/current have been developed to detect and study the charge transfer kinetics, which can sensitively reflect the complex electron separation and transfer behavior in photo-/electro-catalysts. The development and application of the techniques are reviewed. Finally, we discuss and outline the major challenges and opportunities for future CD-based catalysts, and the needs and expectations for the development of novel characterization technologies.
carbon dots photoelectrochemical properties photocatalysis electrocatalysis transient photo-induced voltage transient photo-induced current References International Journal of Extreme Manufacturing
2022, 4(4): 042001
1 精细化工国家重点实验，辽宁省能源材料化工重点实验室，大连理工大学化工学院，辽宁 大连 116024
2 青海大学新能源光伏产业研究中心，西宁 810016
3 北京化工大学化学工程学院，北京 100029
碳点作为一种新型碳纳米材料，以其超小的尺寸、丰富的表面官能团、良好的化学稳定性、优异的光电性能等优势受到科研工作者和业界的广泛关注。详细介绍和总结了碳点结构、分类、特点以及制备方法，重点探讨了碳点在染料敏化太阳能电池不同组件中的应用研究进展，分析并指出了碳点在可控合成、规模制备、构效关系解耦、性能优化及染料敏化太阳能电池应用等方面所面临的挑战和未来的发展方向。
碳点 表面性质 制备方法 染料敏化太阳能电池 carbon dots surface property preparation methods dye-sensitized solar cells
