发布时间：2019-02-07所属分类：科技论文浏览：1次
摘 要： 摘要：碳点是近几年来出现的一种新型荧光碳纳米粒子，与传统的量子点相比它具有优良的光学性和小尺寸特性，良好的生物相容性，低毒等优点，更重要的是它的制备方法既简单又容易，被广泛应用于生物成像，药物检测，药物载体与传输等与其相关的领域，尤其在蒙
摘要：碳点是近几年来出现的一种新型荧光碳纳米粒子，与传统的量子点相比它具有优良的光学性和小尺寸特性，良好的生物相容性，低毒等优点，更重要的是它的制备方法既简单又容易，被广泛应用于生物成像，药物检测，药物载体与传输等与其相关的领域，尤其在蒙药研究方面也在应用，荧光碳点可以说是极具有发展潜力的一种碳纳米材料之一。本文结合了近几年来人们对于荧光碳点的研究进行了综述，简单介绍了荧光碳点的制备方法与生物医学领域的应用以及蒙药最新研究中的应用概况。
关键词：荧光,纳米颗粒,蒙药,黑冰片
纳米技术是21世纪兴起的一类最重要的科技，它已经应用于多种领域例如生物成像和药物检测分析等。近几年荧光纳米材料已经取得了很大的关注，相对比于传统的量子点它具有小尺寸特性及其纳米材料本身独特的性质特点，由于它的这些性质致使荧光纳米材料战胜了传统量子点的稳定性低、荧光强度低、快速漂白等缺点，被广泛的应用于生物医学、民族药学等以及相关领域。
最早在2004年XU等[1]人意外发现了带有荧光性的碳纳米粒子之后在2006年sun等人[2]成功合成直径小于10nm的荧光碳纳米材料并命名为碳点。这个发现收到各类研究领域研究者的关注，特别是荧光碳点经过钝化修饰后可以与有机物或无机物分子物质结合可以用于一系列的药物载体、细胞体内外成像、生物传感、疾病诊疗等，在医药领域中荧光碳药也成为了一种新型药物相对于传统的碳药新型碳药具有高药效，高稳定性，毒副反应小等特点[3]。本文结合了近几年关于荧光碳点的研究主要从它的制备方法、生物医学应用领域、蒙药最新研究等做了总结。
1荧光碳点制备方法
近年来荧光碳点的制备方法不再是简单的制造更是优化它的荧光性质。根据工艺和过程的不同大致上可以分为2类:自上而下制备和自下而上制备方法.
1.1自上而下制备方法
荧光碳点的自上而下的制备方法是指由较大的碳结构裂解为微小的碳纳米粒。它包括了电化学氧化[4]、电弧放电法[5]、激光销烛[6，7]等。李月等[4]利用电化学方法成功地合成了荧光碳纳米颗粒，实验结果表示透过透射电镜结果制备的纳米粒子粒径大小分布在(2.5-=0.3)nm区间，而且其晶格间距为0.33nm左右，完全符合石墨的晶体特征，荧光光谱显示该粒子于456nm具有稳定的可见光发射，其荧光量子效率达到0.11.
1.2自下而上制备方法
自下而上制备方法主要指以小的分子为前体聚合形成纳米级的碳颗粒，这类方法包括了水热法[8]、微波辅助热解法[9]、超声波法[10]、酸脱水法等[11]。其中，应用最广泛的是水热法和微波辅助热解法，通过这两种方法均可实现一步制备荧光碳点。
孙英祥等[8]以桃花为碳源，通过水热法一步合成荧光碳点，其最适宜条件为桃花添加量0.15g，加入10ml水，在21℃下水热15h得到碳点的荧光量子产率为26%，制备的碳点尺寸主要在4.8-=0.8的直径区间，在281nm处有强的光吸收，紫外激发可发出明亮的蓝色荧光，其它具有碳水化合物的花也可以通过此类方法制备荧光碳点，运用这类方法很有可能可以制备大量的荧光碳点。
王珊珊[9]等以抗坏血酸为原料经过一步微波反应制备了荧光碳点，并通过x射线衍射(XRD)，透射电镜(TEM)，紫外-可见吸收光谱，荧光光谱，博里叶红外光谱(FTIR)进行表证其结果显示以以抗坏血酸为原料制备的碳点近似球形，大小均匀，分散性良好，无团聚现象，荧光强度大，表面富含羧基和羟基，发射波长依赖于激发波长并且具有很强的亲水性。在pH3～11的范围内具有良好的荧光性能。
2生物医学领域应用概况
2.1疾病诊疗
由于荧光碳点有良好的理化性质，自其被发现后便被广泛应用于肿瘤疾病方面的研究。zhao[12]等人利用叶酸制备了出了绿色荧光碳点用于靶向肿瘤细胞，在体外实验中由于碳点表面结合了叶酸使其性质发生改变后可以靶向停滞在MCF-7肿瘤细胞核和HepG-2肿瘤细胞质这不仅可以靶向肿瘤细胞更由于它的荧光性能显微成像可用于早期肿瘤的诊断治疗。
Mukeshchandthakur[13]等通过阿拉伯胶(GA)微波辅助合成亮碳点(C-dots)并且以其作为分子载体运输广谱抗生素盐酸环丙沙星，实验结果表示环丙沙星通过碳点可以较容易的到达靶细胞，而不涉及严格的方案。并且由于碳点的发光特性其路径可以被追踪，相对于传统药物碳点载体的方式有提高药物稳定性，靶向作用，缓释药物，延长药物半衰期，增加药物体内作用时间等一系列优势。
2.2生物成像
碳点由于其独特的荧光性质在生物成像上的应用也越来越广泛。Sun等[2]，他们利用碳点标记了大肠杆菌ATCC25922细胞，并且通过共聚焦显微镜观察到碳点可以被Caco-2细胞摄取。Huang等[14]在碳表面修饰了近红外荧光物质ZW800，碳点除了固有的420nm吸收峰、510nm发射峰外还增加了来自ZW800的770nm吸收峰、800nm发射峰。
利用其在近红外光区的激发和发射行为采用活体成像研究碳点在生物体内的分布代谢行为同时碳点固有的420nm激发峰和510nm发射峰，也是更有利于碳点的体内光学影像。Lawrence等[15]利用水热法成功合成了具有上转换功能的碳点，以单光子荧光物质聚4-乙烯基吡啶合成具有双光子荧光特性的碳点并保持了较强的单光子荧光特征即可以同时用于单光子和双光子成像。双光子成像具有可用于深层组织成像、背景低、光损伤小等优点因此基于荧光碳点的双光子或多光子成像材料必然会在生物成像方面有非常大的优势。
2.3生物传感
碳点由于它的独特荧光和电子传递性能，以及制备简单、生物相容性好、灵敏度高、成本低廉，背景干扰小等特点广泛应用于检测生物体内各种生化物质成分的变化过程[16]。例如，用涂硼荧光碳点进行葡萄糖水平的检测，不但能够达到实际应用的标准，并且具有灵敏度高，干扰小的优点[17]。
唐荣等人[18]以柠檬酸为原料采用一步水热法合成荧光碳点所合成的荧光碳点在310激发波长下的萤光量子产率为5.3%，发射光谱随着激发波长红移而红移，透射电镜表征显示荧光碳点在水溶液中分布均匀，它的平均粒径2.9nm，而fe(3)对这些荧光碳点表现出选择性猝灭效果，这种现象可以用于fe(3)检测。
3蒙药研究领域中的应用
黑冰片为蒙医特色药材，猪科动物野猪SusscrofaLinnaeus的完全烧成炭的干燥粪便，它有助消化、抗炎抑菌等功效，临床应用长达数千年[19]。TegexibaiyinWang等[20]通过在体外模拟人体消化道的消化过程成功合成黑冰片荧光碳纳米颗粒，新合成的黑冰片碳点透射电子显微镜显示它的平均直径是4nm，同时还拥有良好的在水中溶解度和较强的荧光性。另外通过L-赖氨酸和L-半胱氨酸的表面钝化其相关量子产量提高到1.53和3.68倍。
在光漂白试验中，黑冰片荧光碳点也显示出了极好的稳定性。相对于电化学、激光销烛等方法此方法是制备纳米颗粒的一个新型方法它不仅节省了大量的费用及时间更重要的是它是通过模拟人体正常消化功能合成因此能在人体完全吸收并无任何有害风险还有能提高人体免疫功能等优点。
4生物毒性
荧光碳点生物毒性的研究目前相对较少。通常应用于医药学研究的材料要求无毒和生物相容的。由于碳点在生物医药学领域具有应用潜能，其毒性也是人们非常关心的一个问题。碳点由无毒元素“碳”组成，使得它们成为有前景的生物分析工具。相关研究报道均显示碳点在体内和体外都有较低的生物毒性。
Tao等人[21]通过体外细胞实验和体内小鼠实验研究了碳点的生物毒性，其结果显示体外实验即使碳点浓度达到0.5mg/mL，293T细胞的生长也没有受到明显的抑制作用;反而在体内实验中，给小鼠按20mg/kg的剂量注射碳点，通过血液生物分析和组织学分析说明此剂量在3个月内对于小鼠是安全的，证明了碳点具有良好的生物相容性。
5总结
荧光碳点作为一个新型纳米材料由于它经钝化修饰后，可赋予碳点一些特殊性能，如与其他有机物、无机物、高聚物及生物分子发生相互作用的能力以及优异的生物相容性在生物传感、生化分析、生物成像和疾病治疗等生物医学领域有着重大的应用前景。
当然随着纳米技术的不断发达、更新，在于蒙药研究中的应用提高了药物制剂水平，同时也为纳米蒙药的研制提供了一定的基础，这将给蒙药带来革命性的发展。然而传统的蒙药纳米化后其理化性质，生物活性等方面有可能发生改变原有的药效功能可能增强，也可能减弱，更有可能发生不良反应。还有单纯对鼠的实验监测结果等并不能保证人类使用的安全性，更重要的是免疫系统作为人类的防御系统至关重要，因此荧光碳点对人类免疫系产生的任何影响都是值得深思的。
参考文献
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相关期刊推荐：《光谱学与光谱分析》系中国科学技术协会主管，中国光学学会主办，由钢铁研究总院、中国科学院物理研究所、北京大学、清华大学联合承办的学术性刊物。刊登主要内容：激光光谱测量、红外、拉曼、紫外、可见光谱、发射光谱、吸收光谱、X-射线荧光光谱、激光显微光谱、光谱化学分析、国内外光谱化学分析最新进展、开创性研究论文、学科发展前沿和最新进展、综合评述、研究简报、问题讨论、书刊评述。
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