功能化碳点生物成像原理及应用

本书以功能化碳点生物成像原理及应用为主线，基于对功能化碳点的基本理论、制备及生物成像原理的介绍，详细展示了笔者创新性研究的靶向高尔基体碳点荧光探针、钆掺杂碳点荧光/磁共振双模态成像探针、长寿命余辉碳点探针、多色长寿命余辉碳点探针，最后对全书内容进行了总结并对行业发展趋势进行了分析。 本书具有较强的针对性和参考价值，可供纳米碳材料领域的工程技术人员和科研人员参考，也可供高等学校材料科学与工程、生物工程及相关专业的师生参阅。

陈琳，太原理工大学副教授，硕士生导师，山西省“三晋英才”支持计划青年优秀人才。从事纳米碳功能材料在生物应用领域研究工作，先后主持国家自然科学基金青年基金项目（51803148）、山西省科技合作交流专项（20230102）、山西浙大新材料与化工研究院基础研究项目（2021SX-FR010）、山西省面上基金项目（202203021211159）和青年基金项目（201801D221180）、山西省回国留学人员科研资助项目（2022-039）和山西省高等学校科技创新项目（2017114），作为主要人员参与国家自然基金重点支持项目、国家自然基金面上项目、中央引导地方科技发展资金项目、山西省重点研发计划和山西省优秀人才科技创新项目等25项。先后在Advanced Functional Materials、Advanced Science、Sensors and Actuators B:Chemical、Chinese Chemical Letters、ACS Biomaterials Science Engineering、Applied Materials Today等国内外权威期刊杂志发表论文50篇，授权国家发明专利7项，协助培养博士研究生2名，硕士研究生13名，荣获山西省科技进步二等奖1项（一维/零维纳米碳靶向载药体系的构建）和山西省自然科学三等奖1项（微纳碳球表面分子印迹材料）。

第1章绪论001 1.1碳点及其分类002 1.2碳点的性质003 1.2.1光学性能003 1.2.2生物相容性006 1.3功能化碳点007 1.3.1功能化碳点概述007 1.3.2功能化碳点表征008 1.3.3功能化碳点功能014 参考文献017 第2章功能化碳点制备及生物成像原理025 2.1功能化碳点制备026 2.1.1自上而下法026 2.1.2自下而上法027 2.1.3基质限域法029 2.2功能化碳点生物成像原理035 2.2.1荧光成像035 2.2.2磁共振成像035 2.2.3磷光成像037 参考文献038 第3章靶向高尔基体碳点荧光探针045 3.1基于苯磺酰胺的橙光靶向高尔基体碳点046 3.1.1橙光靶向高尔基体碳点的结构047 3.1.2橙光靶向高尔基体碳点光学性能052 3.1.3橙光靶向高尔基体碳点的生物安全性能054 3.1.4橙光靶向高尔基体碳点的成像性能057 3.1.5橙光靶向高尔基体碳点的靶向机理分析061 3.2基于尼罗蓝的红光靶向高尔基体碳点067 3.2.1红光靶向高尔基体碳点的形貌与组成068 3.2.2红光靶向高尔基体碳点的光学性能071 3.2.3红光靶向高尔基体碳点的生物安全性能071 3.2.4红光靶向高尔基体碳点的靶向性能072 参考文献073 第4章钆掺杂碳点荧光/磁共振双模态成像探针077 4.1合成工艺优化079 4.2形貌与结构080 4.3光学性能084 4.4磁学性能085 4.5生物安全性086 4.6体外双模态成像090 4.7体内双模态成像092 参考文献093 第5章长寿命余辉碳点探针097 5.1长寿命硼、氮、磷共掺杂无基质固态磷光碳点099 5.1.1形貌及结构100 5.1.2光学性能108 5.1.3B,N,P-CDs磷光性能随温度变化原因分析114 5.2长寿命硼、氮、磷共掺杂碳点/二氧化硅室温磷光复合材料探针117 5.2.1形貌与结构118 5.2.2光学性能122 5.2.3长寿命液相磷光发光机理123 5.2.4生物安全性能124 5.2.5体外生物成像性能125 5.2.6体内生物成像性能126 参考文献127 第6章多色长寿命余辉碳点探针133 6.1多色长寿命余辉碳点的光谱调控134 6.1.1RTP135 6.1.2TADF-RTP138 6.1.3基于FRET的DF140 6.2基于热处理策略调控磷光碳点/二氧化硅的探针142 6.2.1形貌及结构143 6.2.2光学性能149 6.2.3退火热处理对CDs@SiO2磷光性能的影响155 6.2.4生物安全性能157 6.2.5生物成像性能159 6.3基于共振能量转移策略的多色余辉碳点/荧光染料/二氧化硅的探针161 6.3.1形貌及结构162 6.3.2光学性能163 6.3.3多色液相余辉CDs/荧光染料/SiO2的发光原因分析165 6.3.4生物安全性能167 6.3.5生物成像性能169 参考文献170 第7章结论与趋势分析177 7.1主要结论178 7.1.1靶向高尔基体碳点178 7.1.2磁性碳点179 7.1.3余辉碳点179 7.2主要创新点181 7.3趋势分析182 7.3.1制备方法趋势182 7.3.2应用趋势183