基于硅胶柱色谱分离的碳点发光特性调控及其在微生物标记中的应用研究

本研究通过水热法合成植物源碳点(CDs)，利用硅胶柱色谱分离获得三种不同表面官能团组成的组分。研究发现各组分的发射波长与极性相关：含氧基团组分发蓝光，氮氧基团组分发绿光，环氧基团组分发紫光。该成果为开发环境友好型纳米生物标记材料提供了新思路，成功应用于Micrococcus luteus微生物标记。

　　

在纳米材料研究领域，碳点(Carbon dots, CDs)因其独特的光学性质和良好的生物相容性备受关注。这类由sp²/sp³杂化碳构成的纳米颗粒，虽然在水溶性、低毒性等方面表现优异，但其复杂的发光机制和表面化学调控仍是当前研究的难点。特别是当采用生物质原料制备时，产物往往存在组分不均一的问题，这严重制约了其在生物医学领域的精准应用。

针对这一挑战，哥伦比亚金迪奥大学(Universidad del Quindío)的研究团队创新性地将柱色谱分离技术应用于碳点的纯化。他们选择大蕉皮和橙皮这两种农业废弃物作为原料，通过水热法合成碳点后，采用硅胶柱色谱分离获得三个具有不同表面化学特性的组分。相关研究成果发表在《Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy》上，为开发可调控发光性能的纳米生物标记材料提供了重要参考。

研究主要采用水热合成法制备碳点，通过硅胶柱色谱分离获得三个组分，并运用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、透射电子显微镜(TEM)等技术进行表征，最后进行微生物标记实验验证应用效果。

Absorbance分析
红外光谱证实三个组分具有不同的表面化学组成：最先洗脱的组分富含含氧基团，中间组分含氮氧基团，最后组分则以环氧基团为主。紫外光谱显示各组分的吸收特性与其电子跃迁类型相关，如π-π跃迁(C=C)和n-π跃迁(C=O/C=N)。

Conclusions
研究证实硅胶柱色谱能有效分离不同极性的碳点组分，各组分的发光特性与其表面官能团密切相关：中间组分(氮氧基团)发射低能量绿光，最终组分(环氧基团)发射高能量紫光。电镜观察显示各组分的粒径分布相似，验证了分离依据是表面极性而非尺寸差异。

重要意义
该研究不仅阐明了碳点表面化学与发光性能的构效关系，更创新性地将色谱分离技术引入纳米材料纯化领域。通过简单经济的水洗脱系统，实现了碳点组分的精准分离，其成功应用于微生物标记的案例，为开发新型生物相容性纳米探针提供了重要技术路径。特别是利用农业废弃物制备碳点的策略，体现了绿色化学和可持续发展理念在纳米技术领域的实践价值。