基于碳点荧光恢复法测定三磷酸腺苷.doc

基于碳点荧光恢复法测定三磷酸腺苜摘要荧光半导体量子点因为具有比较特别的光学性能而得到了许多硏究者的关注硏究，它被很多 科研者都用于研究生物领域的成像但是，因为半导体量子点含有一些不良的重金属元素， 对生物体会造成一定的毒性并且有潜在的可能会对环境造成一定的危害，它的这些弊端限制 了它的进一步应用C而荧光碳点作为目前最受关注的纳米材料，它具有比较优越的各项性能, 从而被大范围使用在生物方面的成像实验但若在细胞内用传统的荧光量子点成像却特别容 易使细胞出现故障，从而对细胞的牛•命活性造成一定不良作用而细胞体内能量最关键的来 源三磷酸腺昔，对维持生命体的机理有序进行有特别重要的作用本研究拟采用微波合成法 对PEI(聚醯酰亚胺)与丙三醇微波加热反应制得荧光碳点(CDs),从而建立检测细胞内ATP 含量的发光方法，用制得的碳点与三磷酸腺苛反应，得到ATP的含暈与系统中所测得的碳 点数呈成线性关系关键词：碳点；适配体；三磷酸腺诗AbstractFluorescent semiconductor quantum dots have been studied by many researchers because of their relatively specific optical properties. They have been used by many researchers in the fields of biomimetic imaging and biological imaging. However, because the semiconductor quantum dots contain some bad heavy metal elements, the organisms will cause some toxicity and potential may cause some harm to the environment, its shortcomings limit its further application. The fluorescent carb on spot as is the most concerned about the current nano-materials, because it has a superior performance, a wide range of use in biological imaging, if the cells in the traditional fluorescent quantum dot imaging is particularly easy to make cell failure, Thus causing a certain adverse effect on the celfs life activity. The most important source of energy in cells is the most important source of adenosine triphosphate, which plays a particularly important role in maintaining the order of the organism. In this study, we used microwave synthesis to synthesize fluorescent light (CDs) by PEI (polyetherimide) and glycerol microwave heating to establish the method of detecting ATP content in intracellular ATP. Adenosine triphosphate reaction, the ATP content and the system measured in the carbon number was linear relationship・Key words:Carbon point;Aptamer; Adenosine triphosphateAbstractIII目录摘要 I 前言1 1文献综述2 1.1概述21.2碳点的应用 2121在生物成像的应用 21.2.2作发光材料的应用 31.2.3作光催化剂的应用 41.2.4作药物载体的应用 51.2.5作检测探针的应用 61.3本课题的研究意义与研究内容 72实验部分93结果与讨论结论参考文献致谢目录_、厶 -.1 -刖3碳点作为目前最受关注的新新纳米荧光材料，因为其具有比较好的各项性能而受到了科研者 们的特别关注。

用于制作碳点的碳源可供使用的材料比较多，如果想制得碳点会有许多种不 同的制作方法至今为止，碳点己慢慢成为碳材料群体里冉冉升起的新星就现有的研究成 果发现，大家都主要在研究如何去制备碳点,还有碳点在不同的领域它是如何利用和使用的 如果用微波法制备碳点合成速度往往更快一些，而且加热也更均匀一些以本研究拟采用微 波合成法对PEI(聚醸酰亚胺)与丙三醇微波加热反应制得荧光碳点(CDs)c然后用投射电子显 微镜、X射线光电子能谱分析等技术对合成的硫掺杂碳点进行光谱性质、粒径大小这些参数 进行表征在最合适的条件下所制得的硫掺杂碳点不仅有产物产率比较高的特点，还有较为 均匀的粒径分布，光也比较稳定，可以长时间保存等这些优点1文献综述1.1概述三磷酸腺昔(adenosine triphosphate,简称为ATP)是活细胞内的一种高能磷酸化合物ATP在 全部的生命体中都存在，特别方便保存和使用，是细胞死亡和新生所需要的重要能量在一 般的反应中，基本都是通过释放磷酸分子而起到放出能量的目的，对保持生物体的止常性能 维持有着不可替代的用处测定细胞内三磷酸腺昔含量对细胞机体的代谢和活性都具有比较 大的意义碳点是一种逐渐壮大发廉的荧光纳米材料［1-3］,最开始是Xu课题组［4］处理用电弧因放电而 产生的烟灰并用它来制得单层碳纳米管时，无意间发现了一种发荧光的物质，刚一被发现, 它便吸引了许多研究者的目光去钻研其各项特性。

而且它自身存在很多的优势，比如能耐 光可漂白、光比较平稳、光强高、激发波长和发射波长能改变这些好处；与此同时，跟已经 大批量投入使用的纳米荧光颗粒相比，又具有生物相容性好、低分子量、毒性低和小粒径等 这些特点，在生物成像［5・8］等许多范畴都具有很好的利用远景可是，荧光碳点在分析检测 中的运用却很少有报导1.2碳点的应用1.2.1在生物成像的应用就一般我们比较常见的量子点来说，不管是在生物体内部还是在生物体外部都可以进行光学 方面的成像试验，但不管是对于人的身体健康来说还是对环境来说，因为它具有一定的危害 性，在极大程度上将导致它的用途会受到一定的限制和影响［9］只有具有低微毒性和具有 生物相容性的碳点才有极大的可能去代替量子点，从而在生物成像上发挥出足够重要的作 用碳点的表面比较容易被修饰，可以使用它表面的竣基，羟基和氨基这些官能团，然后在 它的表面连接到核酸适配体，因为它对生物分子具有比较特殊的识别标记作用，可用于对待 测分子进行精准的选择和较高灵敏度的检测最早的时候Sun［10］课题小组对碳点生物成像方面进行了一定的研究分析他们在含有碳点 的培育基中接种了 MCF-7细胞，然后培养了大约2小时后，在荧光显微镜中看到了通亮的 荧光从细胞周围发出，在此实验中可以直观的观察到生物体的细胞膜和细胞质大部分都充满 了荧光。

Ray课题小组［11］将碳点放进含有艾氏腹水癌细胞(EACS)的溶液当中，此溶液的浓度约为 107 cell/mL,通过研究此实验的现象，他们发现了碳点可以不需要经过被酸氧化和表而发生 钝化，就能够迅速并且直接的渗透到细胞内部而刘等人制出了粒子径长大致约为1.5〜2 纳米的粒子碳点，这种碳点可被小鼠P19祖细胞和大肠杆菌细胞所吸收摄取，它的荧光激 起波长大约是在458〜514纳米这个区域之间，具有很强的光稳定性如果碳点能够和多肽或者转运蛋白结合在一起，将会更方便碳点从细胞膜穿过，从而增强它 对细胞内物质的标记识别功能Li课题组［12］制备碳点先使用的是支架法，然后再对含有氨 基端基的化合物进行钝化其表面的步骤，让它能够和转铁蛋白相互结合，得到与之共辘的转 铁蛋白碳点（Tf-CDs）o之后把己共辘和没有共辘的碳点与HeLa细胞一同培育，发现己共 辘细胞的荧光亮度明显大幅度增强在生物成像领域，使用纯天然原料制备而成的碳点也得到了成功的应用，例如Sahu课题组 ［13］使用水热处理法一步制备的碳点具有强烈的绿色荧光，不仅如此它还能够有效进入人骨 肉瘤细胞（MG-63 ）,然后被波长为488纳米的光激起发出清晰的绿色荧光。

以上这些研究 都说明了碳点的荧光性能将为它在生物成像领域的应用研究开辟一个更宽广的前景1.2.2作发光材料的应用Guo课题组［14］通过在高温下热分化处理含有大量环氧基的聚苯乙烯之后，制备岀了不同颜 色的荧光碳点（如图1所示）Wang等人实验所用溶液的溶剂是十八碳烯，表而钝化剂使 用的是1・十六烷胺，然后以柠檬酸作碳源来制碳点当通过的电流达到5 Ma/cm2这种密 集程度时，用此碳点合成物件的外部最大效力为百分之零点零八三，可被观测到的显色程度 为八十二图1通过发光晶体的碳点因为受热而产生分解的图像在大气中Qu课题组［15］把含有碳点的水溶液涂抹在纸上并进行干燥处理，碳点的荧光与碳 点覆盖的纸张两者发出的荧光相似，可用于信息加密和防伪而且还可以与市面上售卖的能 发出荧光的绿色油墨实行两重加密（图2a）在被蓝色光激起下，表面出现荧光数字“888”, 颜色为绿色；在被绿色光激起卞，市面上所卖的那种可发出荧光的绿色墨水却没有发光，只 能看到碳点发出了赤色荧光，数字为“395”在确定了这类碳点没有毒的前提之下，在蓝光 激发下然后再涂抹在人的皮肤上可观察到发出绿色荧光，而且能够很容易地用水冲洗掉（图 2b、c）o碳点作为发光材料使用也表现出了其比较优越的性能。

图2（a）当在不一样的波长下在水里溶了碳点的溶液和售卖的发光绿色油墨各自发岀荧 光的区别图；（b ）人身体上用发荧光碳点的书写表现图；（c ）有亮光的指纹一一用碳点构 成的除此之外，如果把碳点应用到可以发光的材料上，比如可以用到发光二极管的器件、宏观的 结构材料和可以发荧光的油墨等这些物件上面，它们都将会有非常有潜力的发展1.2.3作光催化剂的应用光的氧化还原反应和催化反应技术在能源领域、绿色化学处理及环境研究领域都占有非常大 的比例，而且在这些领域都表现了其不错的优越性并有着很好的发展方向在新能源、绿色 化学等领域，光的催化氧化还原反应是一种非常有前景的化学工艺跟别的纳米质料相比来 说，在这一范畴碳点因为具有良好的的物理化学性质（如光诱导电子转移、氧化还原性）表 现出了很好的利用远景Li课题组［16］的实验所用到的碳源是葡萄糖，此实验通过超声作用获得碳点，在溶液呈碱性 的条件下放入硫酸铜和聚乙烯毗咯烷酮，然后获得了一种共同物CDs/Cu2O,他们还通过 电解石墨棒的电化学合成方式获得了粒径为1〜4纳米的碳点在近红外光下使苯甲醇通过 H2O2的氧化催化作用得到苯甲醛，转化率高达百分之九十二，选择性甚至达到了百分之百 （图 3）。

图3碳点100%选择性的示意图除了这些以外，碳点复合材料还可以通过光催化作用来有效降低分解废弃污染物的不良性 能就比较常见常用的光催化材料（比如TiO2）和一般的半导体量子点而言，它们都是因 为带隙过于宽的原因，只能局限。