山茱萸源亲水性碳点的可调控发光特性及其在生物相容性良好的体内成像中的应用

本文推荐：研究者通过水热法从山茱萸(Cornus officinalis)中绿色合成了亲水性碳点(COCDs)，该材料具有部分石墨化结构(HRTEM显示晶格间距0.21 nm)、优异的光稳定性(紫外照射150分钟后荧光保持)和多重发光特性(300-450 nm激发依赖型蓝绿光发射)。通过FTIR、XPS等技术证实其表面富含-OH/-COOH/-NH2基团，生物相容性实验证明其对秀丽隐杆线虫(C. elegans)几乎无毒性，在400/470/550 nm激发下可实现多色细胞成像，为可持续生物医学材料开发提供了新思路。

　　

Highlight亮点

本研究采用环境友好的水热法从山茱萸(Cornus officinalis)中制备出亲水性碳点(COCDs)，其独特的可调控发光特性和卓越的生物相容性，为体内成像应用开辟了新途径。

Results and discussion结果与讨论

X射线衍射(XRD)图谱显示(图1a)，COCDs在2θ=22.5°处出现宽衍射峰，对应(002)晶面的乱层碳结构，层间距约0.39 nm，大于典型石墨晶体(0.34 nm)，这是由于丰富的表面官能团所致。拉曼光谱在1350 cm^-1(D带)和1580 cm^-1(G带)的特征峰证实了sp²杂化碳域的存在。傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测到3420 cm^-1(-OH)、1720 cm^-1(C=O)和1630 cm^-1(C=N)等特征峰，这些亲水基团赋予COCDs优异的水分散性。

场发射扫描电镜(FESEM)和透射电镜(TEM)显示COCDs呈准球形且分散良好，高分辨TEM(HRTEM)观察到0.21 nm的晶格条纹，对应于石墨烯的(100)晶面。元素分布图证实了碳、氮、氧的均匀分布。紫外可见吸收光谱在285 nm处出现明显吸收峰，归因于π-π*跃迁。光致发光光谱显示，当激发波长从300 nm增至450 nm时，发射峰从425 nm红移至525 nm，呈现典型的激发依赖性发光行为。

在生物相容性测试中，即使浓度高达1 mg/mL，COCDs对秀丽隐杆线虫(C. elegans)的存活率仍超过90%。荧光显微镜观察到COCDs能有效穿透体壁，在400 nm(蓝色)、470 nm(绿色)和550 nm(红色)激发下分别呈现不同颜色的细胞内荧光，证实其适用于多通道生物成像。特别值得注意的是，连续紫外照射150分钟后，COCDs仍保持初始荧光强度的85%，展现出显著优于传统量子点的光稳定性。

Conclusions and future scope结论与展望

本研究成功通过水热法从山茱萸中制备出具有优异光学性能和生物相容性的亲水性碳点。其独特的激发依赖发光特性、卓越的光稳定性和低毒性，使其成为极具前景的体内成像探针。未来研究将聚焦于开发靶向功能化COCDs，并探索其在肿瘤诊断和药物递送系统中的潜在应用。