国家重大科学研究计划项目“生物医学纳米材料对血细胞作用的研究”工作进展与讨论

生物纳米探针对血液恶性肿瘤细胞的体外作用与检测研究

南京大学 朱俊杰 教授


双色石墨烯量子点的微波辅助合成方法及其生物应用研究

石墨烯量子点具备荧光稳定性、生物相容性和良好的水溶性,因此以其作为荧光探针在细胞成像和生物分析等方面具有潜在的应用价值。本工作运用微波辐射,即可在酸性条件下切割氧化石墨烯 (GO), 成功制备量子产率高达11.7%的呈微弱黄绿色荧光的石墨烯量子点(gGQDs)。我们证明了切割和还原过程可以在微波辐射条件下一步完成且不需要添加任何还原剂。用NaBH4进一步还原gGQDs可以得到呈明亮的蓝色荧光的石墨烯量子点(bGQDs),其量子产率高达22.9%。这是通过top-down法合成多色石墨烯量子点(GQDs)的首次报道。这些GQDs都表现出很好的荧光行为,其荧光机理可归因为最低未占分子轨道(LUMO)和最高占据分子轨道(HOMO)之间的电子跃迁,且GQDs具有类卡宾结构的三重态基态。我们首次观测到石墨烯量子点的电致化学发光(ECL)行为,其在ECL生物传感器和白血病细胞成像方面的研究正在进行当中。


图1 黄绿色石墨烯量子点(gGQDs)和蓝色石墨烯量子点(bGQDs)的制备示意图。


图2 (a)微波反应不同时间所得gGQDs的荧光光谱图(激发波长:340 nm)。(b)反应时间及温度对bGQDs荧光的影响。


图3 GO的AFM图(a)以及对应的高度曲线(b); gGQDs的HRTEM图像(c)及对应的粒径统计分析(d);gGQDs的AFM图(e)以及对应的高度曲线分析(f)和高度统计分析(g); bGQDs的HRTEM图像(h)。


图4(a)GO(黑色)和gGQDs(蓝色)的UV-vis吸收光谱以及gGQDs在不同激发波长激发下的荧光光谱;(b)bGQDs的UV-vis吸收光谱和在不同激发波长激发下的荧光光谱;(c)微波辐射法制备的gGQDs和bGQDs以及水热法(95℃)制备的GQDs在340nm激发时的荧光光谱;(d)gGQDs (λem=500 nm)和bGQDs (λem=450 nm)的激发光谱。