荧光石墨烯量子点的可控制备及生物医学应用研究

物相容性( 生物 安 全性 ( 可降解 性 以 及 在 以 上 医用 领域 的研究进展 *
# 作者简介 % 黄 训! 女# 博士# 主要 从 事 生物纳米材料研究 ) # + * ’a " # ’ &r* # & 通讯联系人 % 周长忍 ! 男# 教授 # 主要 从 事 生物材料研究 # # + % $ a" ] 2 7 _ M 1 H $ ! " * % ! ! ’ ! ( + J & < 1 / 7 . 0 3 N + 5 _ 2 > 5 _ 0 _ # [
上 述 工 作 有 望 发 展 成为 一 种 高 灵敏 度 ( 高 特异性 的 疾 病 诊断 新 技术 *
’ ! 纳米 石墨烯 在药物 和 基 因 载体 中 的应用
! 氧 化 石墨烯 独 特 的 ; P 杂化连接形成 的 二 维 周 期 蜂 窝 状 点 阵 结 构 不 仅 对 药 物 或 基 因 有 一 定 的 吸 附
和 缓 释 作用 # 而 且 丰富 的 含 氧 ! 如羧 基 ( 羟 基" 基团可 以 结 合 一定 的 缓 释 或 与 基 因 作用的基团 或 分子 # 在具
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# ! 石墨烯 在生物传 感中 的应用
, ! ’ # 自! 基 于 石 墨 烯 的 生 物 传 感 器 的 研 究 逐 年 增 多+ 研 究 结 果 也 越 来 越 接 近 于 实 用 化* " " * 年 以 来# + , ! ) 研究 发 现 # 通过 ! 并将其用来研究 ; ; 4 R, 上 的 核 苷 酸 碱 基能 够 很 强 地 绑 定 到 石 墨 烯 的 表 面 # & !堆垛 # +)# , ! % *! 新 型 的基于 石墨烯 的 4 R, 检 测平 台 ! " " *年# X ? K 1 . 9 等 首 次 成 功 地 设计了 石墨烯 电 子 器 件 来 探 +’ , *M 测细菌( 灵 敏( 选择性的探 4 R, 和 蛋白 ! 1 - 等 报 道 了 基于 氧 化 石 墨 烯 的 多 色 4 R, 探 针 可 以 快 速 ( +% , * 石墨烯 还 可 以将 寡 核 苷 酸 ! 测溶液中的靶 4 如分子信标和 核 酸 适 配 体" 递送到活细胞中用来检 R, ! , ! $# ! ( *W # 测生物分子 + 见 图 #" 这种方法 2 2等 发 现 功能化的 纳 米 石 墨 烯 和 亚 甲 蓝 联 合 可 用 于 4 R, 测 序 ! +* , * 简 单 灵敏 # 能够检测到靶 4 R, 和 探 针 之 间 单 个 不 匹配 的 碱 基 对 !

酰胺化的石墨烯量子点解释说明概述及场景1. 引言1.1 概述随着纳米科技的快速发展，石墨烯量子点作为一种新兴材料，引起了广泛的关注。

石墨烯量子点具有高比表面积、可调控能带结构和优异的电化学性能等特点，使其在生物医学应用、光电器件和催化剂领域展示出巨大的潜力。

然而，由于石墨烯量子点本身具有较强的亲水性和极性基团，它们往往在非极性溶剂中不稳定并易于团聚。

为了改善这些缺点，并进一步扩展其应用领域，酰胺化成为一种广泛采用的方法。

通过将酰胺基团引入到石墨烯量子点表面，可以改变其表面性质、稳定性和相容性，从而提高其在各个领域中的应用潜力。

1.2 文章结构本文将首先介绍石墨烯量子点及其特点、制备方法和表征技术。

接着详细讲解酰胺化反应的原理与机制，并阐述常用的酰胺化方法和条件。

在解释说明概述及场景部分，将重点探讨酰胺化对石墨烯量子点性质的影响、在生物医学应用中的潜力以及在光电器件中的应用前景。

最后，结论部分总结了酰胺化的石墨烯量子点的重要性和发展趋势，并展望了未来发展方向和挑战。

1.3 目的本文旨在系统地介绍酰胺化的石墨烯量子点，并深入探讨其在不同领域中的应用潜力和前景。

通过对相关研究成果进行综述和分析，希望能够为科学家们进一步理解和利用酰胺化的石墨烯量子点提供指导，促进该领域的发展与创新。

此外，本文也旨在为读者提供一个全面深入了解酰胺化技术及其应用场景的框架，并为未来进一步开展相关研究提供思路和启示。

2. 酰胺化的石墨烯量子点2.1 石墨烯量子点的介绍石墨烯量子点是一种具有纳米尺寸的二维材料，由于其特殊的结构和性质，在材料科学、化学和物理学领域引起了广泛关注。

石墨烯量子点具有优异的光电性能、可调控的能带结构以及较大的比表面积等特点，使其在能源存储、生物医学、光电器件等领域具有广阔的应用前景。

2.2 酰胺化反应原理与机制酰胺化是指将含有羧基（-COOH）的物质与胺基（-NH₂）发生缩合反应形成酰胺键（C=O-NH-）。

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910119217.7(22)申请日 2019.02.15(71)申请人 上海应用技术大学地址 200235 上海市徐汇区漕宝路120-121号(72)发明人 徐虎　翁维阳　李涵洋　王宇红　(74)专利代理机构 上海汉声知识产权代理有限公司 31236代理人 胡晶(51)Int.Cl.C09K 11/65(2006.01)C01B 32/184(2017.01)B82Y 20/00(2011.01)B82Y 40/00(2011.01)G01N 21/64(2006.01)(54)发明名称一种黄色荧光石墨烯量子点及其制备方法和应用(57)摘要本发明公开了一种黄色荧光石墨烯量子点及其制备方法和应用，制备方法包括如下步骤：S1：按照投料比为0.1g ∶30mL ∶2mL，将久洛尼定固体，无水乙醇液体和醋酸液体混合后在室温条件下超声10分钟；S2：将超声后的反应液放在高压反应釜中，通过溶剂热法制备石墨烯量子点；S3：将反应液通过透析的方法进行纯化，透析液经浓缩、冷冻干燥后得到黄色荧光石墨烯量子点，该制备方法工艺简单，成本低廉，制得的黄色荧光石墨烯量子点粒径均匀、无毒，可作为荧光探针直接应用于水样和人体血清中硫代硫酸根和双氧水的检测，操作便捷，检测结果准确。

权利要求书1页 说明书4页 附图6页CN 109735332 A 2019.05.10C N 109735332A权　利　要　求　书1/1页CN 109735332 A1.一种黄色荧光石墨烯量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：按照投料比为0.1g∶30mL∶2mL，将久洛尼定固体，无水乙醇液体和醋酸液体混合后在室温条件下超声10分钟；S2：将超声后的反应液放在高压反应釜中，通过溶剂热法制备石墨烯量子点；S3：将反应液通过透析的方法进行纯化，透析液经浓缩、冷冻干燥后得到黄色荧光石墨烯量子点。

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｎ－ｄｏｐｅｄｇｒａｐｈｅｎｅｑｕａｎｔｕｍｄｏｔｓ（Ｎ－ＧＱＤｓ）ｗａｓｐｒｅｐａｒｅｄｂｙａｍｅｔｈｏｄｏｆｐｙｒｏｌｙｓｉｓｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｎｉｔｒｉｃａｃｉｄｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇｇｒａｐｈｅｎｅｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔｓ（ＧＱＤｓ） ａｓｃａｒｂｏｎｓｏｕｒｃｅａｎｄｍｅｌａｍｉｎｅａｓｎｉｔｒｏｇｅｎｓｏｕｒｃｅ．Ｉｔｓｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ，ｏｐｔｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ， ｃｙｔｏｔｏｘｉｃｉｔｙａｎｄｃｅｌｌｉｍａｇｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｗｅｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｉｚｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＮ－ＧＱＤｓｉｓｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ ｕｎｉｆｏｒｍ ｗｉｔｈａｎａｖｅｒａｇｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆ３．５ｎｍ．Ｕｎｄｅｒｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎｗｉｔｈａ３６５ｎｍ ＵＶｌａｍｐ，Ｎ－ＧＱＤｓｓｈｏｗｓｂｌｕｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ， ａｎｄｉｔｓｑｕａｎｔｕｍ ｙｉｅｌｄｉｓ１５．８％，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｈｉｇｈｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆＧＱＤｓ（０．８％）．ＴｈｅＮ－ＧＱＤｓｈａｓｎｏｏｂｖｉｏｕｓｔｏｘｉｃｉｔｙｔｏＵ２５１ ｇｌｉｏｍａｃｅｌｌｓａｓｉｔｓｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｉｓｌｅｓｓｔｈａｎ１２０μｇ／ｍＬ，ａｎｄｉｔｃａｎｂｅｕｓｅｄｆｏｒｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｉｍａｇｉｎｇｏｆＵ２５１ｃｅｌｌｓ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒａｐｈｅｎｅｑｕａｎｔｕｍ ｄｏｔｓ；ｍｅｌａｍｉｎｅ；Ｎ－ｄｏｐｅｄ；ｃｙｔｏｔｏｘｉｃｉｔｙ；ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｉｍａｇｉｎｇ
近年来，ＧＱＤｓ因其优异的光化学特性、良好的生物相容性 引起了人们的广泛关注［１－２］。如何进一步提高 ＧＱＤｓ的量子产 率及拓展其应 用 领 域 是 目 前 研 究 的 热 点 问 题。 杂 原 子 掺 杂 ［３］ 是调节 ＧＱＤｓ荧光性质，提高量子产率的有效方法，其中有关 Ｎ －ＧＱＤｓ的研究最为广泛［４－５］。Ｎ－ＧＱＤｓ作为一种新型荧光纳 米材料，在细胞成像、药物传输、生物传感等领域具有广阔的应 用前景。