三种碳点的制备及其在药物分析和防伪中的应用.pdfVIP

摘要

碳点作为纳米材料家族中的新兴成员，具有优异的光学性能、良好的生物相容

性、低毒性、制备便捷等特点，被广泛应用于生物成像、化学传感、纳米医学等领域。

尽管碳点这些优秀性能使其备受青睐，但目前对碳点研究仍面临一些挑战。其一，碳

点的光学性质良好，但其荧光量子产率普遍较低。因此，开发高量子产率的碳点是目

前该领域的发展方向之一。其二，长波长发射的碳点穿透性较好，但目前大多数碳点

的发射波长集中在蓝色和绿色色带内。因此，对长波长发射的碳点的设计与制备需求

迫切。除此之外，大多数碳点都具有聚集诱导猝灭效应，这极大的限制其在某些领域

中的使用。因此，开发具有聚集诱导发光性质的碳点也是一项重要挑战。

本论文的绪论部分主要围绕现阶段碳点的制备方法及其在生物医药领域的应用

展开综述，讨论了相关领域的国内外现状。本论文旨在根据上述几点挑战，主要以苯

二胺这一原料为基础，采用经济、环保、高效的微波辅助法制备出性能优良的碳点。

并且利用好它们的荧光性质，构建出简便、快捷、准确的分析方法，用于开发高灵敏

检测的荧光探针。论文整体分为以下三个板块。

1.以柠檬酸和邻苯二胺为原料，采用微波辅助水热法制备了相对量子产率高达

87.07%的氮掺杂蓝色荧光碳点（B-CDs）。研制一种检测Fe3+的高灵敏度荧光探针，

检测限低至0.095μM，并且在实际样品检测中准确性较高，为药物及环境中Fe3+的

残留检测提供了一种便捷的方法。此外，B-CDs的荧光可以被Fe3+猝灭，并被L-半

胱氨酸恢复，产生“开-关-开”现象，这使其在信息加密和防伪方面具有潜力，从而扩

大了其应用范围。

2.采用间苯二胺、柠檬酸和磷酸制备具有黄色荧光的N、P共掺杂碳点（N，P-

CDs），构建用于检测环丙沙星的“开启”型荧光探针。该探针不需要任何后处理或

修饰，并且对环丙沙星具有较低的检测限（24.26nM）。本工作还开发出环丙沙星半

定量检测试纸，利用PS颜色识别系统进行准确量化，该试纸首次应用于麻辣烫中环

丙沙星残留的可视化检测。此外，N,P-CDs由于其pH敏感特性，可用于检测7.5-

12.0范围内的pH变化。

3.制备一种具有聚集诱导发射特性的收率高达34.42%的红光碳点（R-CDs），显

示出浓度依赖性荧光和聚集诱导发射特性。开发了用于诺氟沙星比率传感的荧光探

针。在0-40μM范围内，两个发射峰强度比（I445nm/I395nm）与诺氟沙星的浓度呈现良

好的线性关系，且检测限较低（36.78nM）。此外，根据不同浓度下的不同发射现象，

实现了复杂的多色防伪。

关键词碳点；元素掺杂；防伪；药物分析；聚集诱导发光

Abstract

Asanemergingmemberofthenanomaterialfamily,carbondotshaveexcellentoptical

properties,goodbiocompatibility,lowtoxicity,andconvenientpreparation.Itiswidelyused

inbiologicalimaging,chemicalsensing,nanomedicineandotherfields.Althoughthese

excellentpropertiesofcarbondotsmakethempopular,currentresearchoncarbondotsstill

facessomechallenges.First,carbondotshavegoodopticalproperties,buttheir

fluorescencequantumyieldisgenerallylow.Therefore,developingcarbondotswithhigh

quantumyieldisoneofthecurrentdevelopmentdirectionsinthisfield.Second,carbondots

thatemitlongwavelengthshavebetterpe