活體成像──基于綠色簡(jiǎn)易法制備的高效紅光碳化聚合物點(diǎn)
“生命”誠(chéng)可貴，究竟有多美？在熵增的茫茫宇宙中，渺小的生物體如何有序地進(jìn)行各項(xiàng)生命活動(dòng)？營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，代謝產(chǎn)物的排出，持續(xù)能量的供給又是怎樣有趣的過(guò)程？熒光在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的重要應(yīng)用，它正在幫助我們解碼這些信息，以揭開(kāi)其神秘面紗。對(duì)于生物體來(lái)說(shuō)，藍(lán)綠光的能量較強(qiáng)，對(duì)生物組織傷害大且穿透力較弱，而紅光或近紅外光因其背景光干擾小，組織穿透性強(qiáng)，對(duì)生物體的傷害小等優(yōu)點(diǎn)，一直備受研究者們的青睞。
碳化聚合物點(diǎn) (Carbonized Polymer Dots, CPDs)，通常是指分子前軀體在水熱環(huán)境中發(fā)生聚合反應(yīng)而生成二聚體，低聚物及聚合物等中間體，且隨著反應(yīng)的進(jìn)行，這些中間體進(jìn)一步聚合、脫水、碳化而形成的具有聚合物結(jié)構(gòu)或聚合物/碳雜化結(jié)構(gòu)的新型碳納米材料，也是繼富勒烯、碳納米管、石墨烯之后最受關(guān)注的明星碳納米材料之一。它具有優(yōu)異的光穩(wěn)定性、較高的熒光量子效率、良好的生物相容性、較低的毒性等一系列優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境能源和催化等領(lǐng)域有著重要的研究應(yīng)用前景。藍(lán)綠光的碳化聚合物點(diǎn)已被廣泛報(bào)道，但如何通過(guò)簡(jiǎn)單的方法制備生物相容性好、量子效率高的紅光或近紅外光發(fā)射的碳化聚合物點(diǎn)仍是目前困擾研究者們的難點(diǎn)之一。
近期，吉林大學(xué)超分子結(jié)構(gòu)與材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室楊柏教授課題組以鄰苯二胺為前軀體，首次通過(guò)一步水熱法成功制備了具有良好生物相容性、半峰寬窄、無(wú)激發(fā)依賴(lài)性、高效率的紅光碳化聚合物點(diǎn)，其在水溶液中的熒光量子效率為10.83%，乙醇中的熒光量子效率為31.54%。此碳化聚合物點(diǎn)的紅色熒光主要來(lái)源于結(jié)構(gòu)中較大且有效的π共軛體系及氫鍵相互作用。重要的是，該團(tuán)隊(duì)詳細(xì)探究了其在活體成像中的應(yīng)用，并首次發(fā)現(xiàn)所制備的紅光碳化聚合物點(diǎn)可隨血液進(jìn)入肝臟，然后到達(dá)膽道系統(tǒng)，最后以糞便的形式排出體外，此新發(fā)現(xiàn)不僅是對(duì)碳點(diǎn)在體內(nèi)代謝過(guò)程的重要補(bǔ)充，而且在未來(lái)的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用及臨床分析中也具有重要的指導(dǎo)意義。最令人興奮的是所制備的紅光碳點(diǎn)聚合物點(diǎn)可通過(guò)血腦屏障，該發(fā)現(xiàn)對(duì)腦部疾病的診斷治療具有重要的潛在應(yīng)用價(jià)值。
相關(guān)論文發(fā)表在Small上 (DOI: 10.1002/smll.201703919)，該項(xiàng)工作的第一作者為吉林大學(xué)碩士研究生劉君君和吉林大學(xué)口腔醫(yī)學(xué)院主治醫(yī)師李道偉。
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