2024, Vol. 48
文章信息
- 尹丽, 胡甜甜, 童真艺, 刘晨光. 2024.
- YIN Li, HU Tiantian, TONG Zhenyi, LIU Chenguang. 2024.
- 海洋生物质来源碳量子点的应用研究进展
- Advances in the application of carbon quantum dots derived from marine biomass
- 海洋科学, 48(10): 76-84
- Marine Sciences, 48(10): 76-84.
- http://dx.doi.org/10.11759/hykx20230529002
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文章历史
- 收稿日期：2023-05-29
- 修回日期：2023-07-28
碳量子点(carbon quantum dots, CODs)是一种类球形碳基零维纳米材料, 直径一般小于10 nm, 是2004年由Xu等[1]用电弧放电法合成碳纳米管时首次发现的。合成CQDs的前体来源非常广泛, 含碳的无机材料[2-3]、小分子有机物[4-5]以及天然生物质资源等[6-7]都可作为前体合成CQDs。而天然生物质资源具有来源广泛、价格低廉、绿色环保等优势而受到广泛研究。中国拥有丰富的海洋生物质资源, 海洋生物质富含多糖、多酚、蛋白质、脂质、生物碱、黄酮等活性物质[8], 这些活性物质为CQDs的合成提供了充足的碳源, 还给CQDs提供了丰富的表面基团种类, 已有研究人员以海洋生物质为前体成功制备了CQDs[9-10]。CQDs不但具有纳米级尺寸、良好的水溶性、丰富的表面官能团、可调节的光致发光性等优点, 而且相较于传统的半导体量子点, 其毒性更低, 稳定性更好[11]。这使CQDs被广泛应用于生物成像[12]、荧光标记[13]、生物传感[14]、催化[15-16]、生物医学[17]等领域, 以丰富的海洋生物质资源为前体合成CQDs, 也为海洋生物质资源的更广泛应用提供了一个新的思路。然而, 目前还未有研究人员对以海洋生物质为前体合成CQDs进行系统的综述, 因此, 本文对近年来基于海洋生物质资源合成的CQDs及其在实际中的应用进行了综述, 提出了其目前所面临的挑战, 并对其未来的发展进行了展望。
1 CQDs的合成与性质中国海洋面积广阔, 海洋生物质种类繁多, 目前已成功用来合成CQDs的海洋生物质主要包括三类, 一是海洋藻类, 如浒苔[18]、石花菜[19]等; 二是海洋动物如虾米[20]、墨鱼汁[21]等; 三是提取自海洋动植物的活性物质如壳聚糖、卡拉胶[22]等。CQDs的合成方法分为自上而下合成法和自下而上合成法, 其中自上而下合成法主要是通过一些技术手段从含碳的大分子物质中剥离出CQDs; 而自下而上的方法则主要是将含碳的小分子物质通过碳化聚集合成CQDs, 具体如图 1所示[11, 23]。其中, 水热法因合成过程简单, 容易进行改性以及合成的粒径较均匀等优点而被广泛使用。
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| 图 1 碳量子点(CQDs)的合成方式 Fig. 1 CQDs synthesis method |
CQDs具有良好的光致发光性, 其荧光发射过程如下: 首先CQDs受到光激发, 电子由价带跃迁至导带, 即由基态跃迁至激发态, 形成电子-空穴对, 随后电子通过辐射跃迁和非辐射跃迁释放能量后再回到基态, 其中辐射跃迁是CQDs产生荧光的主要原因, 在这个过程中, 处于激发态的电子还可以通过系间窜越至三重态[24]。尺寸效应与表面态对CQDs光学性质有重要影响[25], 而这又与其结构息息相关。CQDs结构主要由两部分组成, 即富含sp2和sp3结构的碳核和表面丰富官能团组成的核壳结构[26], 如图 2所示。海洋生物质前体经水热处理形成CQDs时, 首先前体材料复杂成分如多糖、多酚、多肽等在高温高压的环境中逐渐开始分散解体形成小分子, 接着发生脱水、聚合、芳构化等逐渐开始形成荧光聚合物团, 随着温度进一步升高, 这些聚合物团开始碳化聚集形成碳核, 最后各种基团开始在碳核上不断延伸生长, 形成独特的表面态[27]。源自不同海洋生物质的CQDs在合成过程中会形成不同的表面态, 因此其性质各有不同, 可在许多不同的领域广泛应用。
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| 图 2 碳量子点的结构示意图 Fig. 2 Schematic of CQDs structures |
通过生物成像手段可以完成对一些细胞疾病的诊断, 对特定细胞的形态观察, 对特定组织器官的直接观察等, 实现一些疾病治疗过程中药物作用过程的实时监测[28]。与传统的荧光染料、半导体量子点等相比, CQDs有更好的荧光稳定性、更低的细胞毒性, 具有用于生物成像的潜能[29]。
Lin等[30]通过直接热处理虾卵, 得到了表面富含C−OH、C=O等的CQDs, 这些基团在CQDs表面形成了丰富的发射陷阱, 使其具有良好的荧光发射性能, 纳米级尺寸使其能够较好地内化到人肝癌细胞系(SK-Hep-1)中, 使其在不同荧光通道中呈现蓝色、绿色和红色的荧光发射, 实现了对癌细胞的成像。海洋微藻由于储量丰富且容易获得而被广泛用于生产化妆品、生物燃料等方面, 但是缺乏对其高效利用的方法, Guo等[31]通过一步水热法以微藻为前体合成CQDs, 实现了微藻的高效转化, 该CQDs具有双光子荧光特性, 能够被细胞高效摄取, 具有良好的细胞成像功能。此外, 通过杂原子的掺杂, 可以改变CQDs的荧光性质, 从而提高CQDs的细胞成像功能, 如Li等[32]以天然海藻为前体, 通过氯原子的掺杂制备了CQDs, 其可以减少荧光背景的干扰, 实现在较长波长下的细胞成像, 如图 3所示。
除了直接处理复杂海洋生物前体, 一些海洋生物活性物质也可以作为前体合成具有荧光成像功能的CQDs。Kim等[33]以取自鲨鱼软骨的硫酸软骨素为前体, 以水热法合成了CQDs, 以斑马鱼为研究模型, 证明其具有良好的体内生物相容性, 可以在斑马鱼肠道内实现荧光定位, 具有作为生物显像剂应用的价值。壳聚糖是一种富含氮的海洋来源多糖, 以其为前体合成CQDs可以直接实现CQDs的氮掺杂, 提高CQDs的荧光稳定性。Sun等[34]以壳聚糖为前体, 水热法合成了具备较高氮掺杂的CQDs, 其荧光量子产率因为氮的掺杂提高到35%, 并具有良好的水溶性和荧光稳定性, 能够实现对细菌的多色成像。
2.2 在检测/传感中的应用CQDs具有丰富的表面官能团和良好的荧光性质, 通过与目标分子之间的相互作用, 可以实现对目标物质的快速、灵敏、直观、准确的检测, 将其作为信号元件还可以构建荧光传感器, 实现对目标物质的定性和定量检测[35]。
2.2.1 金属离子的检测CQDs与金属离子之间的特殊相互作用, 使CQDs发生荧光猝灭, 根据荧光强度的变化, 可实现对特定金属离子的检测。Christopoulou等[36]以海洋植物欧海神草为前体合成了具有激发依赖性荧光发射的CQDs, 当存在Cr2O72–和CrO42–时, 可与CQDs之间发生相互作用(如氢键相互作用)并导致CQDs表面基团的氧化, 使得CQDs的荧光强度显著降低, 通过荧光强度的变化实现对Cr2O72-和CrO42–的检测。研究证明Cr6+有较高的氧化电位、致癌性, 低浓度下仍具有较高的毒性, 因此, 对Cr6+进行灵敏精准的检测十分重要。Feng等[37]以富含多糖和蛋白质的海带为前体合成了CQDs, Cr6+的吸收波长和海带来源CQDs的激发波长重叠而产生内滤效应, 导致CQDs的荧光猝灭, 因此在众多金属离子中, 该CQDs实现了对Cr6+的精准检测, 检测限低至0.52 μmol/L。海洋生物质来源的CQDs其表面的基团丰富, 可以很容易进行修饰, 发挥更好的检测作用[38]。Zhu等[39]用聚乙烯亚胺对来源于海带的CQDs进行修饰, 得到了氨基封端的CQDs, 随后将CQDs与荧光素FITC进行连接, 构建了具有pH传感和Cu2+双信号荧光检测功能的体系, CQDs和FITC双重荧光响应增强了检测的准确性。表 1展示了一些其他海洋生物质来源的CQDs在金属离子检测方面的应用。
| 合成前体 | 检测离子 | 检测原理 | 检测限(检测范围) |
| 虾壳[40] | Cu2+ | 金属离子与CQDs表面氨基的络合; 内滤效应 | 0.005 μmol/L |
| 羧甲基琼脂糖[41](提取自江蓠) | Fe2+/Fe3+ | 金属离子与CQDs表面的酚羟基和羧基配位复合 | 0.025~30 μmol/L |
| 卡拉胶[42](提取自红藻)、谷胱甘肽 | Ag+ | 金属离子与CQDs表面羧基磺酸基团的高亲和力; CQDs巯基、羟基等基团对金属离子的还原; 内滤效应 | 0.124 μmol/L |
| 壳聚糖[43](提取自海洋甲壳类动物) | Fe3+ | 金属离子与CQDs表面羧基等基团的配位复合 | 0.15 μmol/L |
| 浒苔[44] | Fe3+ | 金属离子与CQDs表面含羧基、羟基等的配位复合 | 0.5 μmol/L |
常用的检测小分子物质的方法有色谱法、质谱法、光谱法等[45], 但这些方法往往需要借助昂贵的仪器, 并且操作步骤较为复杂, 在检测过程中还有可能产生一定的毒性作用。而利用CQDs可以较好地弥补这些不足, 实现一些小分子物质的简单、快速、准确检测。壬基酚是一种干扰内分泌的毒素, 其可在水环境中蓄积, 对生物健康造成威胁, Singh等[46]以海边常见的绿藻石莼为前体合成了CQDs, 该CQDs可与壬基酚之间通过电子转移、碰撞猝灭、形成基态络合物等多种作用, 导致CQDs发生明显荧光猝灭, 从而实现了对壬基酚的特异性检测, 检测限低至0.1 μmol/L。另外, 将其作为信号元件修饰到琼脂糖凝胶上可以成功构建传感器, 实现水环境中壬基酚的快速可视化检测。Xu等[47]以海洋活性物质壳聚糖和κ-卡拉胶为前体合成了具有杂原子N、S共掺杂的CQDs, 该CQDs的荧光可被Fe3+静态猝灭, 当体系中存在抗坏血酸时, Fe3+可抗坏血酸发生氧化还原反应, 使CQDs荧光的恢复, 因此基于此“开-关-开”体系, 可以设计用于灵敏检测抗坏血酸的荧光传感器。类似的基于CQDs的“开-关-开”体系还可以实现对一些抗生素的快速灵敏检测, 如Xu等[48]以壳聚糖和苯二胺为前体合成了绿色荧光CQDs, 该CQDs荧光可被Au3+猝灭, 当体系中存在抗生素恩诺沙星时, CQDs荧光被恢复。表 2展示了一些其他海洋生物质来源的CQDs在小分子检测方面的应用。
除了对小分子物质的检测, CQDs还可以实现对一些生物大分子的荧光检测。碱性磷酸酶是用于检测骨骼和肝胆疾病的标志物, 对其快速灵敏的检测可有效对此类疾病进行预防和诊断。Mu等[53]以海洋活性物质壳聚糖和乙二胺为前体合成了CQDs, 将其与钙黄绿素组合后, 在体系中加入Eu3+可引起钙黄绿素荧光猝灭, 而碱性磷酸酶对Eu3+有更高的亲和力, 会引起钙黄绿素荧光的恢复, 继而导致CQDs荧光的猝灭, 通过CQDs和钙黄绿素荧光强度比值的变化, 可实现对碱性磷酸酶的高选择性、高灵敏性、低成本检测。Godavarthi等[54]以废弃海藻马尾藻为前体合成了CQDs, 其可通过表面基团与DNA分子的碱基之间发生相互作用而结合, 实现了对DNA分子的荧光检测, 因此该CQDs有望成为凝胶电泳中的新型核酸荧光染料。
2.3 在催化中的应用CQDs独特的尺寸效应和丰富的表面缺陷, 使其具有独特的带隙结构和较宽的吸收光谱, 同时较大的比表面积也使其能够产生更多的电子-空穴对, 具有较强的电子转移能力, 这些特点使CQDs在光、电催化等领域具有广泛的应用[55-56]。环境中的一些有毒物质可以经过催化反应后转变成低毒甚至无毒的产物, 这大大降低了有毒物质对生物体的危害, 如对硝基苯酚能够在土壤等环境中积累, 具有致癌性, 而将其转化成对氨基苯酚后可降低其毒性。Chen等[57]以墨鱼汁为前体合成了CQDs, 将其与Ag纳米粒子结合, 一起修饰到二维材料MXene上, 依靠复合材料与对硝基苯酚的强吸附能力和产生活性氢的能力发挥催化作用, 实现了对硝基苯酚向无毒的对氨基苯酚的高效率转化, 如图 4所示。同样会对生态环境和生物健康造成威胁的还有有机染料, 如何去除水体环境中的有机染料也是人们一直研究的话题。Alshammari等[58]以鱼鳞为前体合成了CQDs, 该CQDs较大的比表面积可以增强对亚甲基蓝和活性红的吸附, 在可见光下, CQDs表面的电荷分离得到改善, 发生有效的电子转移从而产生自由基, 即发挥光催化作用降解有毒的有机染料。此外, 相比一些传统的用于降解有机染料的光催化剂, 海洋生物质来源的CQDs的合成成本更低、生物相容性更好, 有望进行大规模的开发和利用。
面对日益增长的能源需求, 能源的储存和转换引起了人们的广泛关注, 而CQDs因自身独特的结构而具备良好光电性质和光致氧化还原能力[59], 这使CQDs在许多光学器件中被广泛应用。超级电容器是一种有效的储能设备, 其中电极材料的选择对电荷的储存十分重要, Al-Ghamdi等[60]以来源于热带海域的仙掌藻为前体合成了CQDs, 该CQDs具有较好的稳定性和高比电容, 用其修饰电极能够促进电子传输, 提高导电率, 可以较好地满足超级电容器设备的储能要求。同样的, Dhandapani等[61]以鱼鳞为前体合成的CQDs也具有应用于电容器储存能源的潜能。除了对能源的储存, 能源的转换也同样重要, 太阳能是一种丰富的可再生资源, 利用一些光能捕获器件, 实现太阳能向电能的转化, 可较好地缓解能源压力。CQDs具有的良好的光电性质, 较宽的紫外-可见光区吸收能力, 可以提高光电转换效率, 如唐群委等[62]以海洋来源的虾蟹壳、海带、紫菜为前体合成了CQDs, 良好的电子转换效率使其可在量子点敏化太阳能电池中应用。
2.5 在抗菌中的应用临床上主要选择抗生素来对抗细菌感染, 然而随着抗生素的滥用, 细菌也会通过多种途径来抵抗抗生素胁迫[63]。而CQDs可以发挥不同于抗生素的抗菌机理, 对细菌乃至耐药菌具有较好的杀灭作用。Elango等[64]以虾壳为前体制备了CQDs, 该CQDs对大肠杆菌、肺炎克雷伯氏菌、蜡样芽孢杆菌和金黄色葡萄球菌等革兰氏阳性菌和阴性菌均具有较好的抗菌效果。根据已有研究报道, CQDs的抗菌机理可能源于其良好的光响应: 一方面其可以作为光热剂, 通过光热作用升高局部温度来直接杀死细菌; 另一方面, 其可以作为光敏剂, 通过光动力作用产生ROS, 干扰细胞壁的合成, 引起细胞膜通透性改变, 导致细胞内容物的泄露, 诱导细胞氧化应激等方式杀死细菌[65-66]。海洋生物质前体中丰富的杂原子如N、S等对CQDs的掺杂, 可以有效地提高CQDs的光热转化效率并且改变其光吸收能力, 这对于CQDs在光热和光动力领域应用有重要意义[67]。此外, 有些广泛存在于海洋中的藻类本身会产生一些具有抗菌功能的活性成分, 直接以这些海藻为前体制备CQDs, 可能会保留相应活性成分的功能结构, 还可对一些用于抗菌的金属材料产生辅助作用[46]。Suresh等[68]以一种红藻为前体制备了CQDs, 其可以将银离子还原, 从而制备了二者的复合纳米材料, 纸片抑菌实验结果表明, 经50 μg/mL的复合纳米材料处理后, 在肺炎克雷伯菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌等多种病原菌平板上出现了明显的抑菌圈, 直径皆大于16 mm, 证明该复合纳米材料对多种病原菌均具有良好的抗菌效果。
2.6 在其他领域中的应用海洋生物质来源的CQDs还可以用作药物递送载体, 在CQDs表面进行特定靶向修饰, 可以实现药物的靶向递送, 提高了药物利用率并实现药物缓释[69]。此外, 海洋生物质来源的CQDs还可以作为非病毒载体用于基因转染, 毒性远低于传统阳离子转染剂。纳米级的尺寸和表面特定的电荷使其具有更好的渗透性, 不仅具有较高的转染率, 还可以基于良好的荧光性质实现对整个细胞摄取过程的动态监测[70]。
3 结语以海洋生物质为前体合成CQDs是海洋生物质资源的一种绿色、便捷、可持续的利用方式, 以海洋废弃藻类和海产品加工废料等合成的CQDs还可以实现海洋生物质资源的变废为宝。海洋生物质来源的CQDs具有更好的生物相容性和更丰富的表面官能团, 海洋生物质中存在的杂原子使合成的CQDs在一定程度上无需再额外修饰即可实现改性。海洋生物质来源的CQDs具有可调节的光致发光性、低毒性、丰富且可修饰的表面官能团等优良性质, 可以在生物成像、生物传感检测和光学器件等领域广泛应用。然而以海洋生物质为前体合成CQDs依旧存在着一些不足之处, 需要在今后进一步探索和研究:
1) 提高CQDs的荧光量子产率。通常情况下以海洋生物质为前体合成的CQDs荧光量子产率较低, 因此采取更理想的合成或改性方式来改变CQDs的表面态, 提高荧光量子产率对发挥其荧光方面的应用十分重要。
2) 提高CQDs的纯度和产率。海洋生物质成分复杂, 因此采取更精确的方式实现对海洋生物质来源CQDs的分离纯化, 对其粒径、性质等的把控, 同时减少这个过程中CQDs的损失, 提高产率, 是实现CQDs大规模生产的重要条件。
3) 明确CQDs的形成机理。前体物质在形成CQDs时会发生解体, 不同基团会发生重排, 这是一个复杂的形成过程, 受到合成条件的制约。合成条件不同, 形成的CQDs结构不同, 而CQDs的结构与其性质和应用息息相关, 因此明确CQDs的形成机理, 对根据构效关系来制备CQDs具有重要意义。
4) 拓宽CQDs的应用领域。海洋生物质含有许多活性成分, 具有抗氧化、抗炎等功能, 因此, 以其为前体合成的CQDs可能也具有在这些方面应用的潜能。
| [1] |
XU X, RAY R, GU Y, et al. Electrophoretic analysis and purification of fluorescent single-walled carbon nano-tube fragments[J]. Journal of the American Chemical Society, 2004, 126(40): 12736-12737. DOI:10.1021/ja040082h |
| [2] |
LIU H, YE T, MAO C. Fluorescent carbon nanoparticles derived from candle soot[J]. Angewandte Chemie Inter national Edition, 2007, 46(34): 6473-6475. DOI:10.1002/anie.200701271 |
| [3] |
PENG J, GAO W, GUPTA B K, et al. Graphene quantum dots derived from carbon fibers[J]. Nano Letters, 2012, 12(2): 844-849. DOI:10.1021/nl2038979 |
| [4] |
EZATI P, RHIM J W, MOLAEI R, et al. Carbon quantum dots-based antifungal coating film for active packaging application of avocado[J]. Food Packaging and Shelf Life, 2022, 33: 100878. DOI:10.1016/j.fpsl.2022.100878 |
| [5] |
FANG L, ZHANG L, CHEN Z, et al. Ammonium citrate derived carbon quantum dot as on-off-on fluorescent sensor for detection of chromium(Ⅵ) and sulfites[J]. Materials Letters, 2017, 191: 1-4. DOI:10.1016/j.matlet.2016.12.098 |
| [6] |
GHORBANI M, TAJIK H, MORADI M, et al. One-pot microbial approach to synthesize carbon dots from baker's yeast-derived compounds for the preparation of antimicrobial membrane[J]. Journal of Environmental Chemical Engineering, 2022, 10(3): 107525. DOI:10.1016/j.jece.2022.107525 |
| [7] |
HOAN B T, TAM P D, PHAM V H. Green synthesis of highly luminescent carbon quantum dots from lemon juice[J]. Journal of Nanotechnology, 2019, 2019(1): 1-9. |
| [8] |
ASMATHUNISHA N, KATHIRESAN K. A review on biosynthesis of nanoparticles by marine organisms[J]. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2013, 103: 283-287. DOI:10.1016/j.colsurfb.2012.10.030 |
| [9] |
宋玉昆, 朱蓓薇, 谭明乾. 三文鱼在烤制过程中碳量子点的形成机制[C]//中国食品科学技术学会第十六届年会暨第十届中美食品业高层论坛论文摘要集. 北京: 中国学术期刊电子出版社, 2019: 71-72. SONG Yukun, ZHU Beiwei, TAN Mingqian. Formation mechanism of carbon quantum dots from roasted salmon (Salmo salar L)[C]//Abstracts of Food Summit in China & 16th Annual Meeting of CIFST. Beijing: China Academic Journal Electronic Publishing House, 2019: 71-72. |
| [10] |
王庆红, 谭明乾, 齐子和, 等. 扇贝来源碳量子点性质及其与镉的联合毒性[J]. 食品科学, 2021, 42(5): 169-176. WANG Qinghong, TAN Mingqian, QI Zihe, et al. Characterization of carbon quantum dots from boiled scallop (Patinopecten yessoensis) and its combined toxicity with cadmium[J]. Food Science, 2021, 42(5): 169-176. |
| [11] |
WANG Y, HU A. Carbon quantum dots: Synthesis, properties and applications[J]. Journal of Materials Chemistry C, 2014, 2(34): 6921-6939. DOI:10.1039/C4TC00988F |
| [12] |
HUANG C, DONG H, SU Y, et al. Synthesis of carbon quantum dot nanoparticles derived from byproducts in bio-refinery process for cell imaging and in vivo bioimaging[J]. Nanomaterials (Basel), 2019, 9(3): 387. DOI:10.3390/nano9030387 |
| [13] |
LISA JOHN V, JOY F, JOSE KOLLANNOOR A, et al. Amine functionalized carbon quantum dots from paper precursors for selective binding and fluorescent labelling applications[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2022, 617: 730-744. DOI:10.1016/j.jcis.2022.03.070 |
| [14] |
MOLAEI M J. Principles, mechanisms, and application of carbon quantum dots in sensors: A review[J]. Analytical Methods, 2020, 12(10): 1266-1287. DOI:10.1039/C9AY02696G |
| [15] |
TIAN L, LI Z, WANG P, et al. Carbon quantum dots for advanced electrocatalysis[J]. Journal of Energy Chemistry, 2021, 55: 279-294. DOI:10.1016/j.jechem.2020.06.057 |
| [16] |
ZHANG Z, ZHENG T, LI X, et al. Progress of carbon quantum dots in photocatalysis applications[J]. Particle & Particle Systems Characterization, 2016, 33(8): 457-472. |
| [17] |
DEVI P, SAINI S, KIM K H. The advanced role of carbon quantum dots in nanomedical applications[J]. Biosensors and Bioelectronics, 2019, 141: 111158. DOI:10.1016/j.bios.2019.02.059 |
| [18] |
WANG X, CHEN Q, ZHANG Z, et al. Novel Enteromorpha Prolifera based carbon dots: Probing the radical scavenging of natural phenolic compounds[J]. Colloids and surfaces B: Biointerfaces, 2019, 174: 161-167. DOI:10.1016/j.colsurfb.2018.11.019 |
| [19] |
DOU D, DUAN J, ZHAO Y, et al. Cubic carbon quantum dots for light-harvesters in mesoscopic solar cells[J]. Electrochimica Acta, 2018, 275: 275-280. DOI:10.1016/j.electacta.2018.04.124 |
| [20] |
D'SOUZA S L, DESHMUKH B, BHAMORE J R, et al. Synthesis of fluorescent nitrogen-doped carbon dots from dried shrimps for cell imaging and boldine drug delivery system[J]. RSC Advances, 2016, 6(15): 12169-12179. DOI:10.1039/C5RA24621K |
| [21] |
周丽华, 杨春丽, 庞雯霞, 等. 一种水溶性荧光碳量子点及其制备方法以及一种检测果糖的方法: CN107955603B[P]. 2020-01-07.
|
| [22] |
WANG Y, LIU Y, ZHAO L, et al. κ-Carrageenan-derived carbon dots for highly selective and sensitive detection of Fe3+ and oxytetracycline[J]. Journal of Materials Science, 2020, 56(2): 1272-1285. |
| [23] |
BOAKYE-YIADOM K O, KESSE S, OPOKU-DAMOAH Y, et al. Carbon dots: Applications in bioimaging and theranostics[J]. International Journal of Pharmaceutics, 2019, 564: 308-317. DOI:10.1016/j.ijpharm.2019.04.055 |
| [24] |
LI Q, SHEN X, XING D. Carbon quantum dots as ROS-generator and -scavenger: A comprehensive review[J]. Dyes and Pigments, 2022, 208: 110784. |
| [25] |
LIM S Y, SHEN W, GAO Z. Carbon quantum dots and their applications[J]. Chemical Society Reviews, 2015, 44(1): 362-381. DOI:10.1039/C4CS00269E |
| [26] |
XIA C, ZHU S, FENG T, et al. Evolution and synthesis of carbon dots: from carbon dots to carbonized polymer dots[J]. Advanced Science News, 2019, 6(23): 1901316. DOI:10.1002/advs.201901316 |
| [27] |
ZHANG Y, WANG Y, FENG X, et al. Effect of reaction temperature on structure and fluorescence properties of nitrogen-doped carbon dots[J]. Applied Surface Science, 2016, 387: 1236-1246. DOI:10.1016/j.apsusc.2016.07.048 |
| [28] |
丁陈君, 陈方, 吴晓燕, 等. 生物成像技术发展态势分析[J]. 世界科技研究与发展, 2018, 40(4): 368-375. DING Chenjun, CHEN Fang, WU Xiaoyan, et al. Analysis on development trend of biology imaging technology[J]. World Science-Technology Research & Development, 2018, 40(4): 368-375. |
| [29] |
MEHTA V N, DESAI M L, BASU H, et al. Recent developments on fluorescent hybrid nanomaterials for metal ions sensing and bioimaging applications: A review[J]. Journal of Molecular Liquids, 2021, 333: 115950. DOI:10.1016/j.molliq.2021.115950 |
| [30] |
LIN P Y, HSIEH C W, KUNG M L, et al. Eco-friendly synthesis of shrimp egg-derived carbon dots for fluorescent bioimaging[J]. Journal of Biotechnology, 2014, 189: 114-119. DOI:10.1016/j.jbiotec.2014.08.043 |
| [31] |
GUO L P, ZHANG Y, LI W C. Sustainable microalgae for the simultaneous synthesis of carbon quantum dots for cellular imaging and porous carbon for CO2 capture[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2017, 493: 257-264. DOI:10.1016/j.jcis.2017.01.003 |
| [32] |
LI W, JIANG N, WU B, et al. Chlorine modulation fluorescent performance of seaweed-derived graphene quantum dots for long-wavelength excitation cell-imaging application[J]. Molecules, 2021, 26(16): 4994. DOI:10.3390/molecules26164994 |
| [33] |
KIM K W, CHOI T-Y, KWON Y M, et al. Simple synthesis of photoluminescent carbon dots from a marine polysaccharide found in shark cartilage[J]. Electronic Journal of Biotechnology, 2020, 47: 36-42. DOI:10.1016/j.ejbt.2020.07.003 |
| [34] |
SUN L, ZHANG H, WANG Y, et al. Chitosan-derived N-doped carbon dots for fluorescent determination of nitrite and bacteria imaging[J]. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2021, 251: 119468. DOI:10.1016/j.saa.2021.119468 |
| [35] |
YANG H L, BAI L F, GENG Z R, et al. Carbon quantum dots: Preparation, optical properties, and biomedical applications[J]. Materials Today Advances, 2023, 18: 100376. DOI:10.1016/j.mtadv.2023.100376 |
| [36] |
CHRISTOPOULOU N M, KALOGIANNI D P, CHRISTOPOULOS T K. Posidonia oceanica (Mediterranean tapeweed) leaf litter as a source of fluorescent carbon dot preparations[J]. Microchemical Journal, 2021, 161: 105787. DOI:10.1016/j.microc.2020.105787 |
| [37] |
FENG S, GAO Z, LIU H, et al. Feasibility of detection valence speciation of Cr(Ⅲ) and Cr(Ⅵ) in environmental samples by spectrofluorimetric method with fluorescent carbon quantum dots[J]. Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy, 2019, 212: 286-292. DOI:10.1016/j.saa.2018.12.055 |
| [38] |
ZHU L, SHEN D, WU C, et al. State-of-the-art on the preparation, modification, and application of biomass-derived carbon quantum dots[J]. Industrial & Engineering Chemistry Research, 2020, 59(51): 22017-22039. |
| [39] |
ZHU X, JIN H, GAO C, et al. Ratiometric, visual, dual-signal fluorescent sensing and imaging of pH/copper ions in real samples based on carbon dots-fluorescein isothiocyanate composites[J]. Talanta, 2017, 162: 65-71. DOI:10.1016/j.talanta.2016.10.015 |
| [40] |
GEDDA G, LEE C-Y, LIN Y-C, et al. Green synthesis of carbon dots from prawn shells for highly selective and sensitive detection of copper ions[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2016, 224: 396-403. DOI:10.1016/j.snb.2015.09.065 |
| [41] |
KHOLIYA F, JAUHARI S, MEENA R. Seaweed‐ derived polymer‐based blue‐emitting C‐dots: Synthesis, characterization and evaluation for iron sensing[J]. Polymer International, 2021, 70(9): 1309-1315. DOI:10.1002/pi.6201 |
| [42] |
QI Q, SUN L, XU J, et al. Carrageenan-derived sulfur, nitrogen co-doped carbon dots for sequential detection of Ag+ and lime sulfur with "on-off-on" pattern[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2022, 922: 166129. DOI:10.1016/j.jallcom.2022.166129 |
| [43] |
ZHAO L, WANG Y, ZHAO X, et al. Facile synthesis of nitrogen-doped carbon quantum dots with chitosan for fluorescent detection of Fe3+[J]. Polymers (Basel), 2019, 11(11): 1731. DOI:10.3390/polym11111731 |
| [44] |
XU Y, LI D, LIU M, et al. Enhanced-quantum yield sulfur/nitrogen co-doped fluorescent carbon nanodots produced from biomass Enteromorpha prolifera: Synthesis, posttreatment, applications and mechanism study[J]. Scientific Reports, 2017, 7(1): 4499. DOI:10.1038/s41598-017-04754-x |
| [45] |
和建萍, 潘学军, 周小红, 等. 生物传感器测定农药类污染物2, 4-D的检测方法研究[J]. 海峡科技与产业, 2016(10): 118-122. |
| [46] |
SINGH S, NIGAM P, PEDNEKAR A, et al. Carbon quantum dots functionalized agarose gel matrix for in solution detection of nonylphenol[J]. Environmental Technology, 2020, 41(3): 322-328. DOI:10.1080/09593330.2018.1498133 |
| [47] |
XU J, WANG Y, SUN L, et al. Chitosan and kappa-carrageenan-derived nitrogen and sulfur co-doped carbon dots "on-off-on" fluorescent probe for sequential detection of Fe3+ and ascorbic acid[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2021, 191: 1221-1227. DOI:10.1016/j.ijbiomac.2021.09.165 |
| [48] |
XU J, QI Q, SUN L, et al. Green fluorescent carbon dots from chitosan as selective and sensitive "off-on" probes for nitrite and "on-off-on" probes for enrofloxacin detection[J]. Journal of Alloys and Compounds, 2022, 908: 164519. DOI:10.1016/j.jallcom.2022.164519 |
| [49] |
赵纯希. 生物质基碳量子点荧光探针的制备及在小分子检测中的应用研究[D]. 昆明: 昆明理工大学, 2019. ZHAO Chunxi. Study on the synthesis of biomass-based carbon quantum dots fluorescent probes and application in small molecule detection[D]. Kunming: Kunming University of Science and Technology, 2019. |
| [50] |
LUO K, LUO X, WU Y, et al. Synthesis of graphene quantum dots with temperature-sensitive properties from sea rice for rapid and highly selective detection of 4-nitrophenol[J]. Diamond and Related Materials, 2023, 135: 109849. DOI:10.1016/j.diamond.2023.109849 |
| [51] |
HUANG X, YANG C, CHEN Y, et al. Cuttlefish ink-based N and S co-doped carbon quantum dots as a fluorescent sensor for highly sensitive and selective para-nitrophenol detection[J]. Analytical Methods, 2021, 13(44): 5351-5359. DOI:10.1039/D1AY01496J |
| [52] |
POURMAHDI N, SARRAFI A H M, LARKI A. Carbon dots green synthesis for ultra-trace determination of ceftriaxone using response surface methodology[J]. Journal of Fluorescence, 2019, 29(4): 887-897. DOI:10.1007/s10895-019-02400-5 |
| [53] |
MU X, JIANG X, ZHANG Y, et al. Sensitive ratiometric fluorescence probe based on chitosan carbon dots and calcein for alkaline phosphatase detection and bioimaging in cancer cells[J]. Analytica Chimica Acta, 2021, 1188: 339163. DOI:10.1016/j.aca.2021.339163 |
| [54] |
GODAVARTHI S, MOHAN KUMAR K, VAZQUEZ VELEZ E, et al. Nitrogen doped carbon dots derived from Sargassum fluitans as fluorophore for DNA detection[J]. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology, 2017, 172: 36-41. DOI:10.1016/j.jphotobiol.2017.05.014 |
| [55] |
KHAN A, GOEPEL M, COLMENARES J C, et al. Chitosan-based N-Doped carbon materials for electrocatalytic and photocatalytic applications[J]. ACS Sustainable Chemistry & Engineering, 2020, 8(12): 4708-4727. |
| [56] |
PIRSAHEB M, ASADI A, SILLANPää M, et al. Application of carbon quantum dots to increase the activity of conventional photocatalysts: A systematic review[J]. Journal of Molecular Liquids, 2018, 271: 857-871. DOI:10.1016/j.molliq.2018.09.064 |
| [57] |
CHEN Y, YANG C, HUANG X, et al. Two-dimensional MXene enabled carbon quantum dots@Ag with enhanced catalytic activity towards the reduction of p-nitrophenol[J]. RSC Advances, 2022, 12(8): 4836-4842. DOI:10.1039/D1RA09177H |
| [58] |
ALSHAMMARI G M, AL-AYED M S, ABDELHALIM M A, et al. Development of luminescence carbon quantum dots for metal ions detection and photocatalytic degradation of organic dyes from aqueous media[J]. Environmental Research, 2023, 226: 115661. DOI:10.1016/j.envres.2023.115661 |
| [59] |
SIKIRU S, OLADOSU T L, KOLAWOLE S Y, et al. Advance and prospect of carbon quantum dots synthesis for energy conversion and storage application: A comprehensive review[J]. Journal of Energy Storage, 2023, 60: 106556. DOI:10.1016/j.est.2022.106556 |
| [60] |
AL-GHAMDI S A, DARWISH A A A, HAMDALLA T A, et al. Biological synthesis of novel carbon quantum dots using Halimeda opuntia green algae with improved optical properties and electrochemical performance for possible energy storage applications[J]. International Journal of Electrochemical Science, 2023, 18(5): 100102. DOI:10.1016/j.ijoes.2023.100102 |
| [61] |
DHANDAPANI E, DURAISAMY N, PERIASAMY P, et al. Highly green fluorescent carbon quantum dots synthesis via hydrothermal method from fish scale[J]. Materials Today: Proceedings, 2020, 26: A1-A5. |
| [62] |
唐群委, 张悦, 贺本林, 等. 一种海产品制备的碳量子点及其检测方法和应用: CN106892419A[P]. 2017-06-27.
|
| [63] |
PETERSON E, KAUR P. Antibiotic resistance mechanisms in bacteria: Relationships between resistance determinants of antibiotic producers, environmental bacteria, and clinical pathogens[J]. Frontiers in Microbiology, 2018, 9: 2928. DOI:10.3389/fmicb.2018.02928 |
| [64] |
ELANGO D, PACKIALAKSHMI J S, MANIKANDAN V, et al. Sustainable synthesis of carbon quantum dots from shrimp shell and its emerging applications[J]. Materials Letters, 2022, 312: 131667. DOI:10.1016/j.matlet.2022.131667 |
| [65] |
BOOBALAN T, SETHUPATHI M, SENGOTTUVELAN N, et al. Mushroom-derived carbon dots for toxic metal ion detection and as antibacterial and anticancer agents[J]. ACS Applied Nano Materials, 2020, 3(6): 5910-5919. DOI:10.1021/acsanm.0c01058 |
| [66] |
WEN S, WU T, LONG H, et al. Mechanism insight into rapid photodriven sterilization based on silver bismuth sulfide quantum dots[J]. ACS Applied Materials & Interfaces, 2021, 13(18): 21979-21993. |
| [67] |
FANG M, WANG B, QU X, et al. State-of-the-art of biomass-derived carbon dots: Preparation, properties, and applications[J]. Chinese Chemical Letters, 2024, 35(1): 108423. DOI:10.1016/j.cclet.2023.108423 |
| [68] |
SURESH U, SUBHADRA S, SIVARAMAKRISHNAN S. Green hydrothermal synthesis of carbon dot-silver nanocomposite from Chondrococcus hornemanni (marine algae): An application of mosquitocidal, anti-bacterial, and anti-cancer (MDA-MB-231 cells)[J]. Biomass Conversion and Biorefinery, 2024, 14: 21467-21474. |
| [69] |
YAO Y Y, GEDDA G, GIRMA W M, et al. Magnetofluorescent carbon dots derived from crab shell for targeted dual-modality bioimaging and drug delivery[J]. Acs Applied Materials & Interfaces, 2017, 9(16): 13887-13899. |
| [70] |
ZHOU J, DENG W, WANG Y, et al. Cationic carbon quantum dots derived from alginate for gene delivery: One-step synthesis and cellular uptake[J]. Acta Biomater, 2016, 42: 209-219. |