电化学方法制备荧光石墨烯量子点与其生物成像研究.pdfVIP

of删Beijing 电化学方法制备荧光石墨烯量子点及其生物成像研究 北京师范大学化学学院谢文菁傅英懿马红 指导教师范楼珍教授 摘要：利用电化学方法在碱性条件下电解石墨棒，通过常温下水合肼的还原并离心透析，得 Dot 到5—10nm的荧光石墨烯量子点(GrapheneQuantum S，GQDs)。所制备的GQDs可以发出黄色荧 光，量子产率为14％，毒性低、具有良好的水溶性和生物兼容性，可顺利进入细胞，在细胞成像方 面具有应用前景。 关键词：石墨烯量子点；电化学；荧光；细胞成像 选题背景 石墨烯(Graphene)具有碳六元环组成的二维周期蜂窝状点阵结构，只有单层原子的厚度，可 以翘曲成零维的富勒烯(Fullerenes)，卷成一维的碳纳米管(CarbonNanotubes)或堆垛成三维的石 墨(Graphite)。石墨烯因其良好的导电、导热、力学等物理性能，在电池、储氢材料、药物传递、 Guantum 生物探针与传感等方面具有广泛的应用。理论和实验表明，石墨烯量子点(GrapheneDots， GQDs)由于边缘效应和小尺寸效应，可以表现出独特的光化学性质。 我们采用电化学方法，制备出发黄色荧光的GQDs水溶液，其量子产率可达14％。制得的GQDs 有良好的水溶性、荧光稳定性，并且毒性低，有很好的生物兼容性，为生物细胞的成像研究提供了 新的方向。 二、实验过程 (一)电解石墨，制备氧化石墨烯 mol·L‘1 取7mL的0．1 NaOH溶液，以石墨棒为工作电极，铂片为辅助电极，采用CHI705电化 学工作站在恒电流条件下电解3h，得到黑色混浊溶液(图la)。 (二)分离小尺寸石墨烯 向溶液中加入1mL的80％水合肼溶液，在室温下搅拌8h，静置，溶液中出现黑色沉淀(图lb)。 将该溶液在10000r·min‘1的转速下离心10min，立即取上清液，得到淡棕色溶液(图lc)。利用半 透膜透析法，将溶液置于透析袋中，选用去离子水作为透析液。此时，测其pH为碱性。不断更换 去离子水，置换出溶液中的NaOH溶液和水合肼溶液。最终，得到pH等于7．0的GQDs水溶液。 rim)的照射下，发出黄色荧光(图ld)。 GQDs水溶液在紫外灯(365 (三)结构表征和性质测试 构表征以及性质测试。 (四)石墨烯的细胞成像应用 h，在激光共聚焦显微 将人体肺癌细胞和乳腺癌细胞与25峙·mL。1的GQDs水溶液共同孵育24 镜下研究GQDs对两种肿瘤细胞的标记情况。采用细胞活性比色检测法(MTT检测)测定GQDs 水溶液的细胞毒性。 43 北京市大学生科学研究与创业行动计划 StudentResearchandCareer-cmaUon colIege ProgramofBeijing 成果展示与经验交流会 三实验结果与讨论 b d 图1电化学方法电解后得到的黑色水溶液(a)，加入水合肼后的溶液及沉淀(b)，溶液离一Ii,后得到的GQDs水溶液(c)， GQDs水溶液在紫外灯(激发波长为365 nm)照射下的照片(d)，荧光GQDs的结构示意图(e) (一)形貌和结构表征 图2a，b是GQDs的AFM图。可以看出，GQDs大小均一，厚度小于lnlTl，说明大部分GQDs 是单层。从GQDs的TEM图(图2c