用于生物检测的MXenes量子点及纳米片的研究

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二维过渡金属碳化物或氮化物,称为MXenes,是一个新的二维材料家族。由于其优异的理化性能使MXenes可作为传感材料的理想平台,适用于多种应用。本文利用氢氟酸对碳钛化铝MAX相进行剥离得到MXenes层状材料,再通过水热处理得到了MXeness量子点,研究了量子点在检测组氨酸及四环素的应用,同时探讨了纳米片在生物材料应用中的潜在优势。(1)基于氨基官能化Ti3C2量子点用于血清中组氨酸的检测具有氨基官能团的Ti3C2MQDs已经使用一步水热法成功制备。所获得的功能性MQDs具有窄横向尺寸分布、高量子产率、亮蓝色光致发光和出色的光稳定性。MQDs表现出对Ni2+的高选择性,Ni2+通过内滤作用抑制了MQDs的荧光信号。此外,根据Ni2+淬灭MQDs的荧光的机制以及Ni2+与组氨酸之间的高亲和力,导致Ni2+从MQDs表面解离并与组氨酸形成稳定的化合物,构建了一种特异性检测组氨酸的新型开启荧光纳米检测传感器,线性范围为0.1~1μM,检测限为2.1 n M。更重要的是,我们讨论了相关的实验过程和实验机制,发现Ni2+可以通过静态猝灭来淬灭MQDs的荧光;同时,我们验证了Ni2+和组氨酸之间的高亲和力。此外,还采用标准添加法检测了人血清样品中组氨酸的回收率,证明了该检测系统在疾病诊断和生物分析方面的可靠性和巨大潜力。(2)Eu3+掺Ti3C2量子点用于四环素及其衍生物的检测成功合成了具有蓝色荧光的氨基官能化Ti3C2 MQDs,并用于构建用于四环素检测的比率式荧光传感平台。该平台的荧光强度的I621/I410比值与水溶液中Tc的浓度成正比,检测限为48.79 n M。此外,该比率式荧光传感平台可用于检测Eu3+的其他β-二酮配体,结果令人满意。重要的是,当暴露在紫外线辐射下时,肉眼还可以观察到荧光的颜色从蓝色变为红色。由此,利用手机试纸辅助智能应用,对Tc试纸颜色变化的颜色系统(RGB)进行识别。该智能设备的应用不仅可以实现裸眼检测,还可以实现现场半定量测量。(3)基于负载MXenes纳米片抗菌微针的研究通过使用HF对Ti3Al C2材料进行刻蚀得到Ti3C2 MXenes纳米片,接着再层插处理得到在溶液中分散均匀的MXenes纳米片悬浮液。MXenes纳米片有着优异的近红外吸收能力,光热转换效率极高。同时,由于MXenes纳米片本身的锋利边缘切割细菌细菌膜导致MXenes纳米片杰出的抗菌性能。MXenes结构也显示出优异的细胞相容性,在48小时暴露时间测试的所有浓度下,细胞活力保持在90%以上。即使制备的溶胀式微针有轻微的慢性细胞毒性,但MXenes纳米片与甲基乙烯基醚-马来酸酐共聚物及聚乙二醇(PMVE/MA/PEG-10000)微针的混合可用于动物实验以治疗小鼠的慢性损伤。
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