题名

發展簡易一鍋化碳奈米粒子合成方法 於生物影像之應用

并列篇名

Development of Facile One-Pot Carbon Dots Synthetic Approach for Bioimaging

作者

陳昱成

关键词

一鍋化 ； 碳奈米粒子 ； 生物影像分析 ； one-pot ； carbon dots ； bioimaging

期刊名称

交通大學應用化學系所學位論文

卷期/出版年月

2016年

学位类别

博士
导师

許馨云;謝有容
内容语文

英文
中文摘要

我們成功發展一系列簡易、新穎的一鍋化碳奈米粒子(carbon dots, CDs)合成方法: (1) 以寡核甘酸做為”生物性溶劑”以進行直接的萃取與碳奈米粒子修飾。(2)利用香菸輔助合成裝置同時製備親水性以及疏水性的碳奈米粒子。最後，(3)利用單一前驅物於純水中調控合成不同粒徑大小以及具有藍光到紅光範圍發光特性的碳奈米粒子。這些具自發螢光之碳奈米粒子有極佳的光穩定性以及寬廣的pH使用範圍。其低毒性，良好的生物相容性與高螢光量子效率等特性，使得碳奈米粒子在體外以及體內生物影像分析和未來藥物釋放等應用上具有極大的潛力。
英文摘要

We successfully developed three simple yet novel one-pot synthetic approaches for the carbon dots (CDs): (1) The oligonucleotides served as a “biosolvent” to enable direct extraction and modification of CDs. (2) A cigarettes-assisted apparatus facilitated one-pot preparation of both hydrophilic and hydrophobic CDs. Finally, (3) the size- and color-tunable CDs that emit wavelengths from blue to red were achieved by using a single precursor in pure water. These fluorescent CDs were stable for several months under ambient conditions and show negligible photobleaching under continuous laser irradiation at a wide range of pH. The low toxicity, biocompatibility and high quantum yield of CDs render the potential for in vitro and in vivo bioimaging and future drug delivery applications.
主题分类 基礎與應用科學 > 化學
理學院 > 應用化學系所
参考文献
  1. (28) Hu, S. L.; Niu, K. Y.; Sun, J.; Yang, J.; Zhao, N. Q.; Du, X. W. J. Mater. Chem. 2009, 19, 484.
    連結：
  2. (29) Zhao, Q. L.; Zhang, Z. L.; Huang, B. H.; Peng, J.; Zhang, M.; Pang, D. W. Chem. Commun. 2008, 5116.
    連結：
  3. (34) Liu, H. P.; Ye, T.; Mao, C. D. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46, 6473.
    連結：
  4. (37) He, S. J.; Song, B.; Li, D.; Zhu, C. F.; Qi, W. P.; Wen, Y. Q.; Wang, L. H.; Song, S. P.; Fang, H. P.; Fan, C. H. Adv. Funct. Mater. 2010, 20, 453.
    連結：
  5. (41) Hsu, P.-C.; Chang, H.-T. Chem. Commun. 2012, 48, 3984.
    連結：
  6. (43) Hsu, P. C.; Chang, H. T. Chem. Commun. 2012, 48, 3984.
    連結：
  7. (45) Jiang, J.; He, Y.; Li, S.; Cui, H. Chem. Commun. 2012, 48, 9634.
    連結：
  8. (46) Jaiswal, A.; Ghosh, S. S.; Chattopadhyay, A. Chem. Commun. 2012, 48, 407.
    連結：
  9. (63) Eda, G.; Lin, Y.-Y.; Mattevi, C.; Yamaguchi, H.; Chen, H.-A.; Chen, I. S.; Chen, C.-W.; Chhowalla, M. Adv. Mater. 2010, 22, 505.
    連結：
  10. (68) Slowing, II; Trewyn, B. G.; Giri, S.; Lin, V. S. Y. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 1225.
    連結：
  11. (72) Yang, H.; Kao, W. J. Int. J. Nanomedicine 2007, 2, 89.
    連結：
  12. (75) Umadevi, D.; Sastry, G. N. The J. Phys. Chem. Lett. 2011, 2, 1572.
    連結：
  13. (78) Salonen, L. M.; Ellermann, M.; Diederich, F. Angew. Chem. Int. Ed. 2011, 50, 4808.
    連結：
  14. (80) Egli, M.; Sarkhel, S. Acc. Chem. Res. 2006, 40, 197.
    連結：
  15. (85) Chien, C.-T.; Li, S.-S.; Lai, W.-J.; Yeh, Y.-C.; Chen, H.-A.; Chen, I. S.; Chen, L.-C.; Chen, K.-H.; Nemoto, T.; Isoda, S.; Chen, M.; Fujita, T.; Eda, G.; Yamaguchi, H.; Chhowalla, M.; Chen, C.-W. Angew. Chem. Int. Ed. 2012, 51, 6662.
    連結：
  16. (94) Li, H.; He, X.; Kang, Z.; Huang, H.; Liu, Y.; Liu, J.; Lian, S.; Tsang, C. H. A.; Yang, X.; Lee, S.-T. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 4430.
    連結：
  17. (27) Li, Q.; Ohulchanskyy, T. Y.; Liu, R. L.; Koynov, K.; Wu, D. Q.; Best, A.; Kumar, R.; Bonoiu, A.; Prasad, P. N. J. Phys. Chem. C 2010, 114, 12062.
  18. (30) Zhang, S. R.; He, Q.; Li, R. J.; Wang, Q.; Hu, Z.; Liu, X. Q.; Chang, X. J. Mater. Lett. 2011, 65, 2371.
  19. (31) Chen, Y.-C.; Wen, C.-C.; Liau, I.; Hsieh, Y.-Z.; Hsu, H.-Y. J. Mater. Chem. B 2014, 2, 4100.
  20. (32) Chen, Y.-C.; Nien, C.-Y.; Albert, K.; Wen, C.-C.; Hsieh, Y.-Z.; Hsu, H.-Y. RSC Advances 2016, 6, 44024.
  21. (33) Lu, W. B.; Qin, X. Y.; Liu, S.; Chang, G. H.; Zhang, Y. W.; Luo, Y. L.; Asiri, A. M.; Al-Youbi, A. O.; Sun, X. P. Anal. Chem. 2012, 84, 5351.
  22. (35) Xu, X. Y.; Ray, R.; Gu, Y. L.; Ploehn, H. J.; Gearheart, L.; Raker, K.; Scrivens, W. A. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 12736.
  23. (36) Lu, F. S.; Gu, L. R.; Meziani, M. J.; Wang, X.; Luo, P. G.; Veca, L. M.; Cao, L.; Sun, Y. P. Adv. Mater. 2009, 21, 139.
  24. (38) Guo, Z. J.; Ren, J. T.; Wang, J. H.; Wang, E. K. Talanta 2011, 85, 2517.
  25. (39) Cao, L.; Wang, X.; Meziani, M. J.; Lu, F. S.; Wang, H. F.; Luo, P. J. G.; Lin, Y.; Harruff, B. A.; Veca, L. M.; Murray, D.; Xie, S. Y.; Sun, Y. P. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11318.
  26. (40) Kim, T. W.; Chung, P. W.; Slowing, II; Tsunoda, M.; Yeung, E. S.; Lin, V. S. Y. Nano Lett. 2008, 8, 3724.
  27. (42) Philippidis, A.; Stefanakis, D.; Anglos, D.; Ghanotakis, D. J. Nanopart. Res. 2013, 15, 1.
  28. (44) Pei, S.; Zhang, J.; Gao, M.; Wu, D.; Yang, Y.; Liu, R. J. Colloid Interface Sci. 2015, 439, 129.
  29. (47) Pan, D.; Zhang, J.; Li, Z.; Wu, M. Adv. Mater. 2010, 22, 734.
  30. (48) Sahu, S.; Behera, B.; Maiti, T. K.; Mohapatra, S. Chem. Commun. 2012, 48, 8835.
  31. (49) Bhunia, S. K.; Saha, A.; Maity, A. R.; Ray, S. C.; Jana, N. R. Sci. Rep. 2013, 3.
  32. (50) Sandeep Kumar, G.; Roy, R.; Sen, D.; Ghorai, U. K.; Thapa, R.; Mazumder, N.; Saha, S.; Chattopadhyay, K. K. Nanoscale 2014, 6, 3384.
  33. (51) Fang, Y.; Guo, S.; Li, D.; Zhu, C.; Ren, W.; Dong, S.; Wang, E. ACS Nano 2011, 6, 400.
  34. (52) Ray, S. C.; Saha, A.; Jana, N. R.; Sarkar, R. The J. Phys. Chem. C 2009, 113, 18546.
  35. (53) Bhunia, S. K.; Saha, A.; Maity, A. R.; Ray, S. C.; Jana, N. R. Sci. Rep. 2013, 3, 1473.
  36. (54) Wang, X.; Cao, L.; Yang, S. T.; Lu, F.; Meziani, M. J.; Tian, L.; Sun, K. W.; Bloodgood, M. A.; Sun, Y. P. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 5310.
  37. (55) Jeong, J.; Jung, J.; Choi, M.; Kim, J. W.; Chung, S. J.; Lim, S.; Lee, H.; Chung, B. H. Adv. Mater. 2012, 24, 1999.
  38. (56) Hao, Y.; Gan, Z.; Xu, J.; Wu, X.; Chu, P. K. Appl. Surf. Sci. 2014, 311, 490.
  39. (57) Wilson, W. L.; Szajowski, P. F.; Brus, L. E. Science 1993, 262, 1242.
  40. (58) Sun, Y.-P.; Zhou, B.; Lin, Y.; Wang, W.; Fernando, K. A. S.; Pathak, P.; Meziani, M. J.; Harruff, B. A.; Wang, X.; Wang, H.; Luo, P. G.; Yang, H.; Kose, M. E.; Chen, B.; Veca, L. M.; Xie, S.-Y. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 7756.
  41. (59) Wang, X.; Cao, L.; Yang, S.-T.; Lu, F.; Meziani, M. J.; Tian, L.; Sun, K. W.; Bloodgood, M. A.; Sun, Y.-P. Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 5310.
  42. (60) Cao, L.; Wang, X.; Meziani, M. J.; Lu, F.; Wang, H.; Luo, P. G.; Lin, Y.; Harruff, B. A.; Veca, L. M.; Murray, D.; Xie, S.-Y.; Sun, Y.-P. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 11318.
  43. (61) Zhou, J.; Booker, C.; Li, R.; Zhou, X.; Sham, T.-K.; Sun, X.; Ding, Z. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 744.
  44. (62) Dekaliuk, M. O.; Viagin, O.; Malyukin, Y. V.; Demchenko, A. P. PCCP 2014, 16, 16075.
  45. (64) Gong, X.; Hu, Q.; Paau, M. C.; Zhang, Y.; Shuang, S.; Dong, C.; Choi, M. M. F. Nanoscale 2014, 6, 8162.
  46. (65) Cushing, S. K.; Li, M.; Huang, F.; Wu, N. ACS Nano 2013, 8, 1002.
  47. (66) Dean, M.; Fojo, T.; Bates, S. Nature Reviews Cancer 2005, 5, 275.
  48. (67) Paciotti, G. F.; Kingston, D. G. I.; Tamarkin, L. Drug Dev. Res. 2006, 67, 47.
  49. (69) Nasongkla, N.; Bey, E.; Ren, J. M.; Ai, H.; Khemtong, C.; Guthi, J. S.; Chin, S. F.; Sherry, A. D.; Boothman, D. A.; Gao, J. M. Nano Lett. 2006, 6, 2427.
  50. (70) Soppimath, K. S.; Tan, D. C. W.; Yang, Y. Y. Adv. Mater. 2005, 17, 318.
  51. (71) Dromi, S.; Frenkel, V.; Luk, A.; Traughber, B.; Angstadt, M.; Bur, M.; Poff, J.; Xie, J. W.; Libutti, S. K.; Li, K. C. P.; Wood, B. J. Clin. Cancer. Res. 2007, 13, 2722.
  52. (73) Li, H. L.; Zhai, J. F.; Tian, J. Q.; Luo, Y. L.; Sun, X. P. Biosensors & Bioelectronics 2011, 26, 4656.
  53. (74) Lahiji, R. R.; Dolash, B. D.; Bergstrom, D. E.; Reifenberger, R. Small 2007, 3, 1912.
  54. (76) Johnson, R. R.; Johnson, A. T. C.; Klein, M. L. Nano Lett. 2007, 8, 69.
  55. (77) Xiao, Z.; Wang, X.; Xu, X.; Zhang, H.; Li, Y.; Wang, Y. The J. Phys. Chem. C 2011, 115, 21546.
  56. (79) Tsuzuki, S.; Honda, K.; Uchimaru, T.; Mikami, M.; Tanabe, K. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 11450.
  57. (81) Kawaguchi, M.; Ohno, J.; Irie, A.; Fukushima, T.; Yamazaki, J.; Nakashima, N. Int. J. Nanomedicine 2011, 6, 729.
  58. (82) Lu, F.; Gu, L.; Meziani, M. J.; Wang, X.; Luo, P. G.; Veca, L. M.; Cao, L.; Sun, Y.-P. Adv. Mater. 2009, 21, 139.
  59. (83) Pan, D.; Zhang, J.; Li, Z.; Wu, C.; Yan, X.; Wu, M. Chem. Commun. 2010, 46, 3681.
  60. (84) Krysmann, M. J.; Kelarakis, A.; Dallas, P.; Giannelis, E. P. J. Am. Chem. Soc. 2011, 134, 747.
  61. (86) Gan, Z.; Xiong, S.; Wu, X.; Xu, T.; Zhu, X.; Gan, X.; Guo, J.; Shen, J.; Sun, L.; Chu, P. K. Adv. Opt. Mater. 2013, 1, 926.
  62. (87) Lopinski, G. P.; Merkulov, V. I.; Lannin, J. S. Phys. Rev. Lett. 1998, 80, 4241.
  63. (88) Wang, F.; Pang, S.; Wang, L.; Li, Q.; Kreiter, M.; Liu, C.-y. Chem. Mater. 2010, 22, 4528.
  64. (89) Cao, L.; Meziani, M. J.; Sahu, S.; Sun, Y.-P. Acc. Chem. Res. 2012, 46, 171.
  65. (90) Bao, L.; Zhang, Z.-L.; Tian, Z.-Q.; Zhang, L.; Liu, C.; Lin, Y.; Qi, B.; Pang, D.-W. Adv. Mater. 2011, 23, 5801.
  66. (91) Wen, X.; Yu, P.; Toh, Y.-R.; Lee, Y.-C.; Hsu, A.-C.; Tang, J. Appl. Phys. Lett. 2012, 101.
  67. (92) Wang, F.; Kreiter, M.; He, B.; Pang, S.; Liu, C.-y. Chem. Commun. 2010, 46, 3309.
  68. (93) Guo, X.; Wang, C.-F.; Yu, Z.-Y.; Chen, L.; Chen, S. Chem. Commun. 2012, 48, 2692.
  69. (95) Tang, L.; Ji, R.; Li, X.; Bai, G.; Liu, C. P.; Hao, J.; Lin, J.; Jiang, H.; Teng, K. S.; Yang, Z.; Lau, S. P. ACS Nano 2014, 8, 6312.
print cancel