抗坏血酸碳点：一种用于防伪和生物成像应用的荧光纳米材料

《ChemistrySelect》：Ascorbic Acid Carbon Dots: A Fluorescent Nanomaterial for Anti-Counterfeiting and Bioimaging Applications

半导体量子点因水溶性差、毒性等问题应用受限。本文以水合肼为唯一前驱体通过水热法合成3-4nm的AA-CDs，其荧光量子产率达29.89%，具有优异生物相容性（对Mycobacterium marinum和THP-1巨噬细胞毒性<0.1%IC50），可实时追踪细胞过程，并开发出紫外荧光防伪墨水。

　　

摘要

半导体量子点（SQDs）是一种广泛应用于传感、电子、药物输送和生物成像领域的纳米材料。然而，由于其水溶性较差、合成过程中缺乏均匀性、具有毒性以及可扩展制造方面的挑战，这些因素经常限制了它们的应用范围。碳量子点（CDs）作为一种新的、更安全的替代品出现，它们具有与SQDs相当的光学性能，并且应用范围更广。本文采用经济高效的水热法，以抗坏血酸（AA）作为唯一前驱体，合成了具有荧光性、生物相容性和水溶性的碳量子点。所合成的球形碳量子点直径为3–4纳米，最大激发波长为340纳米，发射波长为400纳米，荧光量子产率为约29.89%，平均荧光寿命衰减时间为约1.12纳秒。在技术应用方面，本研究成功将AA-CDs制备成了防伪荧光墨水：在可见光下这种墨水与普通墨水外观相似，但在紫外光激发下会发出明亮的蓝色荧光。此外，AA-CDs对分枝杆菌（例如海分枝杆菌）和哺乳动物细胞（经佛波醇肉豆蔻酸酯处理的人类THP-1巨噬细胞）均表现出极低的毒性，这表明它们在生物医学领域具有安全的应用潜力。通过观察细胞内出现的明亮蓝色荧光，证实了AA-CDs能够快速高效地进入海分枝杆菌和THP-1巨噬细胞，这突显了它们作为实时生物成像和细胞过程追踪纳米探针的潜力。总体而言，本研究证明了AA-CDs作为一种概念验证的双功能纳米材料，在基于荧光墨水的安全技术和纳米医学领域具有广泛的应用前景。

图形摘要

采用环保的水热法合成了具有高荧光性的水溶性抗坏血酸衍生碳量子点（AA-CDs）。这些碳量子点能够被微生物和哺乳动物细胞吸收，并且对微生物和细胞几乎没有毒性。本研究展示了AA-CDs在生物成像和防伪应用中的潜力。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可应合理要求向通讯作者索取。