综述：真菌源合成碳点的研究进展

这篇综述系统阐述了以真菌生物质为可持续碳源合成碳点（CDs）的最新进展，重点探讨了其水热/溶剂热合成方法、氮硫掺杂（N,S-CDs）增强荧光量子产率（QY>20%）的特性，以及在生物成像（如肿瘤示踪）、环境传感（Cr6+ /Pb2+ 检测）和光动力治疗（PDT/PTT协同）等领域的应用潜力，为绿色纳米技术发展提供了新思路。

　　

碳点的崛起与真菌生物质的潜力

碳点（CDs）作为新型荧光纳米材料，凭借其卓越的物理化学和光学特性，在生物成像、环境传感和光电子学等领域展现出巨大潜力。与传统半导体量子点相比，CDs具有更优异的生物相容性和更低的环境影响。然而，开发可持续、经济高效的碳源仍是当前主要挑战。真菌生物质因其高碳含量、固有功能化能力和快速生长特性，成为极具前景的CDs合成原料。

真菌生物质的独特优势

真菌生物质（包括子实体、菌丝体和酵母）的多样性为其作为碳源提供了独特优势：

• 代谢多样性：真菌细胞富含几丁质、葡聚糖和黑色素等生物聚合物，碳化效率显著高于植物原料。
• 本征掺杂：天然含有的氮、硫等杂原子可自发掺杂CDs，无需额外步骤即可提升量子产率（如酵母源CDs的QY达21%）。
• 培养可控性：通过调节培养基成分（如限制氧气诱导酒精发酵）可定向富集特定代谢物，为CDs性能定制提供可能。

合成方法的关键参数

水热法和微波辅助法是制备真菌源CDs的主流技术，其性能受多重因素调控：

• 温度效应：160-180°C时CDs尺寸最小（1.5-8.0 nm），QY最高达35.4%，超过200°C则因碳核过度生长导致荧光衰减。
• 溶剂选择：乙醇溶剂可增强发光强度（相比水/DMF），而DMF诱导红移发射，与表面羧基的氢键作用相关。
• 微波功率：450W功率下合成的CDs电化学发光（ECL）性能最优，过高功率会导致热降解。

功能化策略与性能突破

通过预处理和掺杂可精准调控CDs特性：

• 杂原子掺杂：灵芝孢子粉与(NH₄
  )₂
  HPO₄
  反应生成的N,P-CDs，对2,4-二硝基苯酚的检测限低至73.03 nM。
• 后修饰技术：金针菇CDs经四乙烯五胺钝化后，QY从11%跃升至39%，表面氨基密度增加是主因。
• 复合体系构建：TiO₂
  /CDs复合物光电流密度提升140倍，证实其优异电子转移能力。

多领域应用实例

1. 生物医学

• 肿瘤成像：竹黄菌源CDs（Hb-CDs）在635 nm激光激发下，兼具27.6%光热转换效率和0.38单线态氧量子产率，实现诊疗一体化。
• 伤口愈合：Diaporthe unshiuensis CDs（Du-CDs）使感染伤口愈合时间从21天缩短至18天，且无器官毒性。

1. 环境监测

• 重金属检测：草菇CDs对Cr⁶⁺
  的线性响应范围达10-50 μM，纸基传感器可实现现场快速检测。
• 有机污染物：平菇CDs通过内滤效应（IFE）特异性识别对硝基苯胺，荧光猝灭率71.48%。

1. 功能材料

• 防伪油墨：蛹虫草CDs（Cm-CDs）荧光墨水具备防水特性，紫外下显色稳定。
• 活性包装：添加香菇CDs的明胶/卡拉胶薄膜，紫外线阻隔率提升300%。

挑战与未来方向

当前主要瓶颈在于真菌培养的标准化——仅14%研究使用可控发酵系统，多数依赖市售子实体导致批次差异。未来需结合生物反应器技术（如气升式反应器使灵芝生物量达7.9 g/L）和实验设计（DoE）方法，建立从菌种选育到CDs纯化的全流程控制体系。此外，开发近红外II区（NIR-II）发射的真菌CDs，将推动深层组织成像等高端应用。

真菌源CDs正以其"绿色合成-性能可调-应用多元"的特性，重塑可持续纳米材料的发展范式，未来在精准医疗和环境修复领域或将引发革命性突破。