基于巯基功能化碳量子点的合成后修饰及无标记Ag+ 检测应用研究

针对银离子(Ag+ )的环境毒性检测难题，研究人员通过L-半胱氨酸(L-Cys)修饰合成巯基功能化碳量子点(SH-CQDs)，构建了基于静态猝灭和电子转移(ET)机制的高选择性荧光传感器，实现5.00-300 μM宽线性范围和0.7679 μM低检测限(LOD)，在水样检测中回收率达97.36-102.7%，兼具良好生物相容性，为环境监测与生物成像提供新策略。

　　

在现代工业和日常生活中，银及其化合物广泛应用于电子、摄影和医药领域，但其离子形态(Ag⁺
)却潜藏巨大威胁。世界卫生组织(WHO)规定饮用水中Ag⁺
浓度需低于0.5 μM，而中国国家标准更严格至0.05 mg/L。传统检测方法如原子吸收光谱(AAS)和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)虽精准，却存在操作复杂、成本高昂等局限。如何开发简便、灵敏的Ag⁺
检测技术，成为环境与健康领域的重要课题。

针对这一挑战，云南大学等机构的研究团队创新性地利用巯基(-SH)与Ag⁺
的高亲和特性，通过合成后修饰策略制备了巯基功能化碳量子点(SH-CQDs)。相关成果发表在《Process Safety and Environmental Protection》上。研究采用L-半胱氨酸(L-Cys)对碳量子点(CQDs)进行表面修饰，构建了兼具高选择性和生物相容性的荧光传感器。

关键技术方法
研究团队通过单步水热法合成CQDs，随后采用酰胺反应进行L-Cys表面修饰获得SH-CQDs。利用透射电镜(TEM)和X射线衍射(XRD)表征材料形貌，荧光光谱分析验证Ag⁺
检测性能，并通过细胞实验评估生物相容性。实际水样检测采用标准加入法验证准确性。

研究结果

形貌特征
TEM显示SH-CQDs平均粒径为6.629±0.4132 nm，晶格间距0.29 nm对应石墨碳(002)晶面。XRD在18.9°和28.5°出现特征峰，证实石墨结构。相比原始CQDs，SH-CQDs的X射线光电子能谱(XPS)中新增S2p峰，证明成功引入巯基。

光学性能
SH-CQDs最大激发/发射波长分别为413 nm和563 nm。加入Ag⁺
后荧光强度显著降低，机理研究表明静态猝灭和电子转移(ET)共同作用。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)证实Ag⁺
与-SH形成配位键。

检测性能
传感器对Ag⁺
的线性响应范围为5.00-300 μM，检测限达0.7679 μM。实际水样检测回收率97.36-102.7%，相对标准偏差(RSD)1.961-5.719%，显著优于WHO标准。

生物相容性
细胞实验证实SH-CQDs低毒性，生物成像显示良好细胞渗透性，表明其在生物医学应用的潜力。

结论与意义
该研究通过精准的合成后修饰策略，成功构建了基于SH-CQDs的Ag⁺
荧光传感器。其创新性体现在：1) 利用-SH与Ag⁺
的特异性结合实现高选择性；2) 通过氮硫共掺杂提升量子产率；3) 兼具环境检测与生物成像双重功能。相比传统方法，该技术操作简便、成本低廉，为饮用水安全监测提供了新工具。特别值得注意的是，材料优异的生物相容性为其在活体成像等生物医学领域的应用开辟了道路，实现了环境监测与生命健康的跨学科融合。