氮掺杂碳点(L-PEI CDs与B-PEI CDs)的制备及光诱导抗菌与Fe3+传感性能对比研究

来自研究人员通过水热/溶剂热技术，以柠檬酸(CA)为碳源，分别采用线性(L-PEI)和支化(B-PEI)聚乙烯亚胺制备氮掺杂碳点(CDs)。研究发现L-PEI CDs具有更高量子产率(37±2.9%)和Fe3+检测灵敏度(LOD 0.58 mg/mL)，在1000 μg/mL浓度下保持>80%细胞活性，10 mg/mL时对革兰氏阴性菌E. coli、阳性菌B. subtilis及酵母C. albicans均展现50%杀菌率，光激活后对B. subtilis杀菌率提升至70%/40%。

　　

这项研究通过高温高压水热法，在特氟龙反应釜中以250℃条件，巧妙地将柠檬酸(CA)与两种结构的聚乙烯亚胺——线性(L-PEI)和支链型(B-PEI)结合，制备出性能迥异的氮掺杂碳量子点(N-doped CDs)。有趣的是，虽然两者尺寸相近(47±3 nm vs 54±5 nm)，但表面电荷特性大不相同：L-PEI CDs带正电(+9.8±4 mV)，而B-PEI CDs几乎呈电中性(0.1±0.5 mV)。

光学测试揭示，在特定激发波长(400/320 nm)和700V光电倍增管电压下，L-PEI CDs在474 nm处发射出59,310(a.u.)的强荧光，其3.06 eV的带隙宽度和37±2.9%的量子产率均优于B-PEI CDs。这些闪闪发光的小颗粒在生物医学领域展现出双重魅力：既能灵敏捕捉Fe³⁺离子(LOD低至0.58 mg/mL)，又能在10 mg/mL浓度下对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌和白念珠菌实现"无差别打击"，杀菌率高达50%。

更令人振奋的是，当可见光这把"钥匙"激活碳点后，L-PEI CDs对枯草芽孢杆菌的杀伤力飙升至70%，仿佛开启了纳米级的"光动力开关"。这些兼具生物安全性(>80%细胞存活率)和多重功能的碳点，为开发新型智能抗菌材料提供了迷人蓝图。