吉林大学杨柏教授课题组：水相一步法合成具有双光子效应的高效橙红荧光聚合物碳点
荧光碳纳米点，是单分散的、类似球形并且尺寸大都小于10 nm的碳纳米颗粒。 不同方法制备的碳点其发光性质差异较大，尺寸依赖性和激发波长依赖性也不尽相同。碳点具有优良的发光性、良好的生物相容性和低毒性。但是所得碳点大都发出蓝色或绿色荧光，红光以及近红外等长波段荧光碳点很少见，这极大地限制了碳点的进一步发展和应用. 在活体生物成像中，生物体内本身存在的大量荧光物质，受到激发后会产生非特异性荧光(大都为蓝色荧光)，这种“背景噪音”使得活体荧光成像的信噪比较低，从而降低了分辨率和灵敏度。 因此，制备具有优异长波发射的碳点是人们目前一直所追求的目标。
（图一 橙红色聚合物碳点的设计思路）
基于上述背景，吉林大学杨柏教授课题组设计制备了高荧光量子产率的橙红色聚合物碳点，该聚合物碳点在发出波长为600nm的橙红色荧光，其荧光量子产率为30.64%。
（图二 橙红色聚合物碳点的结构，主要是由C, N, O组成，而且没有明显的晶格）
更重要的是，所得的橙红光碳点具有很强的双光子荧光性质，采用波长为800 nm的飞秒激光为激发光源，随着我们所采用的飞秒激光强度的增加，样品的双光子荧光强度也随之增加. 并且两者为线性关系。这充分证明了我们所制备的橙红光碳点具有双光子荧光性质。 这一性质使激发光和发射光波长红移，更容易的穿越活体组织，而且不受细胞自发荧光的影响。这对碳点领域在活体生物标记的发展有着重要的意义。
（图三 橙红色聚合物碳点的激发依赖性质和双光子性质）
我们还对样品的毒性进行了检测,将不同含量橙红光碳点加入到150 μL培养基中(含104个细胞)，通过MTT分析证实，当橙红光碳点的加入量达到500 μg时,细胞活性仍可达到90%，表明橙红光碳点进入细胞内部并不会明显减弱细胞活性。由于所制备的橙红光碳点的光学性质非常优异：发射波长较长，荧光量子产率较高和出色的双光子荧光性质等，我们进一步尝试了橙红光碳点的活体成像行为，将橙红光碳点注射到小白鼠对的表皮，激发波长为540nm，接收波长为600nm，成功的接收到小白鼠体内发出的橙红色荧光，其荧光强度很高，信噪比很好。
（图四 橙红色聚合物碳点的在生物活体成像中的应用）
卢思宇博士生是该论文的第一作者，杨柏教授为通讯作者。该项工作得到国家重点研发计划课题(项目号2016YFB0401701)和国家自然科学基金(基金号 51433003, 51373065)资助项目.
参考文献
Si-yu Lu, Bai Yang. One Step Synthesis of Efficient Orange-red Emissive Polymer Carbon Nanodots Displaying Unexpect Two Photon Fluorescence. Acta Polymerica Sinica, 2017, (7): 1200 - 1206
链接地址
DOI: 10.11777/j.issn1000-3304.2017.17070
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