《Microchemical Journal》：Yellow emissive carbon dots for the selective and intracellular sensing of perfluorobutane sulfonic acid
编辑推荐：
•黄色荧光碳点是通过使用邻苯二胺通过水热法合成的。•Y-CDs对PFBS（5–100 μM）具有良好的线性响应，检测下限为1.01 μM。•Y-CDs与PFBS之间的相互作用主要是由质子转移和强烈的静电吸引力主导的。•ADCH和IGMH分析表明，氢键和范德华力也参与了这种结合过程
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黄色荧光碳点是通过使用邻苯二胺通过水热法合成的。
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Y-CDs对PFBS（5–100 μM）具有良好的线性响应，检测下限为1.01 μM。
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Y-CDs与PFBS之间的相互作用主要是由质子转移和强烈的静电吸引力主导的。
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ADCH和IGMH分析表明，氢键和范德华力也参与了这种结合过程。
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Y-CDs可用于实现细胞内PFBS的可视化检测。
引言
全氟和多氟烷基物质是一类合成有机化合物，由于其极高的键能和化学稳定性，具备出色的疏水性、拒油性、热稳定性、耐腐蚀性以及表面活性，因此被广泛应用于灭火泡沫、纺织品、电镀、食品包装、防污材料以及各类日化产品中。由于长链PFAS具有较高的生物积累性和毒性，全球范围内对其进行了限制和禁止，于是短链PFAS作为替代品被大量生产和使用。其中，全氟丁烷磺酸是最典型的短链全氟烷基磺酸，其产量和环境释放量都在不断上升。PFBS已在世界各地的地表水、地下水、土壤、大气沉降物、食物以及生物样本中被广泛检测到，因而成为一种典型的新兴持久性环境污染物。
尽管PFBS被视为长链PFAS的低风险替代品，但其对环境和健康的危害却日益凸显。由于稳定的C-F键，PFBS具有极强的环境持久性，在自然条件下几乎无法降解。PFBS可通过多种途径进入人体，干扰甲状腺功能，并损害胎盘、肝脏和肾脏。它已被欧盟和美国列为受管制物质。随着PFBS检测频率和浓度的不断增加，开发高效、灵敏且便捷的检测方法以用于环境监测和健康风险控制显得尤为紧迫。
目前，PFBS的定量检测主要依靠液相色谱-串联质谱技术，该技术具有高灵敏度、优异的选择性和准确性。然而，这种方法需要较高的仪器成本，且预处理过程复杂繁琐，这大大限制了其在细胞内检测PFBS中的应用。此外，现有的传感技术大多是为长链全氟烷基物质设计的，针对PFBS的专用传感策略仍然十分缺乏。因此，开发能够实现活细胞内PFBS实时、原位且可视化检测的策略显得十分必要。
近年来，碳点作为一种新型的零维荧光纳米材料，因其易于合成、良好的水溶性、高的荧光量子产率、出色的光稳定性、易于表面功能化以及良好的生物相容性，在环境污染物检测、生物成像以及体内检测领域展现出巨大的应用潜力。在本研究中，研究人员制备了黄色发光碳点，用于高度选择性和灵敏地检测PFBS。如方案1所示，这些碳点是通过以邻苯二胺为前体的一步水热法成功合成的，能够对PFBS产生选择性的荧光“关闭”反应。研究人员通过全面的表征和理论计算，明确了Y-CDs的基本结构单元。他们还运用密度泛函理论、经原子偶极矩修正的Hirshfeld种群分析以及基于Hirshfeld分配函数的独立梯度模型，研究了Y-CDs与PFBS之间的结合位点及相互作用力。这项工作不仅为PFBS的实时、原位及可视化监测提供了一种新方法，也为研究短链PFAS的环境行为、生物毒性和健康风险提供了新的传感工具。
章节摘要
材料
邻苯二胺购自中国医药集团上海化学试剂有限公司。全氟丁烷磺酸、2-全氟辛基乙醇、1H,1H,2H,2H-全氟辛烷磺酸、全氟庚酸、全氟-2,5-二甲基-3,6-二氧代壬酸、1H,1H,2H,2H-全氟辛醇、全氟辛烷磺酸、全氟辛酸以及全氟丁酸则购自Titan Technology公司。
Y-CDs的合成与表征
研究人员对所合成的Y-CDs的形态和光学性质进行了系统表征，以揭示其内在特征。通过透射电子显微镜分析了这些碳点的形态和尺寸分布。如图1A及其插图所示，这些Y-CDs呈均匀分散的球形，平均直径约为2.45纳米，根据150个单个颗粒的统计测量，其尺寸范围在1.55到3.64纳米之间。
结论
总之，通过以邻苯二胺为碳源的一步水热法成功制备出了Y-CDs，这类碳点对PFBS具有良好的选择性荧光响应，检测范围为5–100 μM，检测下限为1.01 μM。实验表征和密度泛函理论计算结果表明，Y-CDs的基本结构单元是一个富含氨基和羟基的12元芳香环。ζ电位和水合颗粒尺寸的测量结果也表明……
CRediT作者贡献说明
徐亚兰：写作——审阅与编辑、资金获取、正式分析。冯丽萍：数据整理。孙晓莉：资金获取、项目管理、监督指导。曲菲菲：实验研究。吴欣怡：方法设计。蒋美慧：数据整理。张永义：方法设计。夏月仪：实验研究。王慕华：方法设计。杨洛星：方法设计、结果可视化。吴立东：监督指导。
利益冲突声明
作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了浙江省自然科学基金（编号LLSQN26B050003、LLSSZ26H280002）以及国家自然科学基金（编号22076072、22306082）的支持。
徐亚兰|冯丽萍|孙晓莉|曲菲菲|吴欣怡|蒋美慧|张永义|夏月仪|王慕华|杨洛星|吴立东
