Page 88 - 化工安全生产与环保技术

第三章 生物质材料资源化利用

关键。RTP 材料是未来发光材料的主流趋势，有望在生物应用、防伪等领域得到
广泛应用，然而目前该类材料的红色发光及多色发光调控仍是一个挑战。基于上
述不同发光生物质 CDs 的制备分析可知，生物质基 CDs 的发光是一个复杂且受

多方面因素影响的过程。在制备方法上具有绿色环保、材料来源广且可再生等优
点，然而在制备过程中目前还未有大量生产、产率高的先例，且在发光颜色调控
方面仍是一个挑战。然而通过上述分析，仍有规律可循，总结如下：
碳源选取方面，从生物质材料成分考虑，可选含特定发色基团、较高氧含量

官能团及较多的杂原子的成分。如叶绿素中卟啉结构造成发射波长红移；纤维素、
木质素等含较多氧功能团的高分子聚合物引起发射波长红移；含 N 较多谷物类
等引起发射波长红移及 QY 提高。
制备方法方面，同种碳源制备 CDs 时所用溶剂的种类和加入量，如选用乙

醇作溶剂进行溶剂热反应时可引起发色光谱的红移，选用硫酸、盐酸等不同酸通
过不同杂原子掺杂和不同的表面态制备多色发光生物质 CDs。然而，不同碳源对
制备生物质 CDs 量子效率的影响尚未有足够的研究进行系统化总结，因而在生
物质 CDs 制备方面还需大量的研究和探索。

（二）应用
CDs 具有发光效率高、光学性能稳定、生物相容性好、易制备、颜色可调等
优点，因而在许多领域都有广泛的应用。
1. 生物成像

自 2007 年 CDs 被证明可用来进行体内、体外成像以来，生物质基 CDs 因具
有良好的生物相容性和优良的光稳定性成为生物领域纳米生物成像的理想材料。
Sahu 等利用橙汁制得的 CDs 应用于人骨肉瘤细胞（MG-63）的细胞成像，能清
楚地显示出细胞内绿色荧光碳纳米颗粒的聚集，并能明显地观察到细胞核区域。

Ruan 等研究了由蜘蛛丝制得的 CDs 在细胞中的分布情况，发现只有细胞质中存
在 CDs，而线粒体和核内体中未发现任何 CDs 的踪迹。但是，仍然有一些报道
认为 CDs 能够进入细胞核中。Shi 等发现水热碳化花瓣形成的 CDs 可以通过内吞
作用进入人子宫颈鳞状细胞癌细胞（A193）的细胞质和细胞核中。目前的研究

进展仍然很难阐明不同细胞器对 CDs 的选择性吞噬机制。Wang 等以牛奶为原料
制得的 CDs 用于人脑胶质瘤细胞（U87）的成像，当 CDs 的浓度增加到 1mg/mL
时，仍对细胞没有明显的毒性作用。2018 年，Amin 等利用枣仁合成的强绿色荧

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