荧光成像技术是生物医学研究和环境毒理学研究中最广泛、最有力的可视化技术之一，已被广泛应用于分子、细胞、组织活体等不同层次的成像。由于荧光成像技术能够对生物体系中的某些部位或生物分子进行特异性成像，非常适合可视化特定生物过程和特定分子的转化过程。在环境健康研究中，荧光成像技术经常被应用于检测积累在生物体系中的污染物质、分析代谢及环境因素导致的病变过程、区分并杀灭有害病原体等等。构建荧光探针是荧光成像技术的关键，能够对观察对象进行标记和示踪。因此，制备出发射波长范围广、荧光量子产率高、细胞毒性小的荧光探针成为研究热点。
　　碳点是碳基纳米材料家族的新成员，合成方法主要可以概括为自上而下法和自下而上法，其中，微波法由于可以短时间内提供大量能量，合成过程最为简便快速。碳点具有良好的光学性质，光稳定性强，发射波长横越可见光区和近红外区;同时，具有尺寸小、毒性低等优异性质，已被广泛用于各种类型的生物成像。哺乳动物细胞成像是碳点最普遍开发的应用之一，其在细菌等其他生物方面应用的研究相对空白。除此之外，关于特定细胞器的靶向成像研究也相对较少。
　　本工作构建了一种鱼精蛋白衍生的碳点(CD-PTMs)，进行活细胞核仁成像与细菌成像，该材料展现出了在生物医学及微生物污染控制等领域的应用潜力。选择鱼精蛋白作为前体，主要考虑到以下两点:一方面，鱼精蛋白可以天然地与核酸紧密结合，可用于靶向以RNA为主要组分的核仁;另一方面，鱼精蛋白具有一些特定的生物学效应。比如，鱼精蛋白是一种常用的抗菌肽，能够明显抑制革兰氏阳性细菌、酵母和霉菌的成长，对部分革兰氏阴性菌也有一定抑制效果，将其修饰在碳量子点上构建出的纳米探针有望在检测细菌的同时达到抑菌效果。
　　本工作选用乙二醇与鱼精蛋白为前体，通过微波法一步快速合成了CD-PTMs，对其进行表征，涉及手段包括透射电子显微镜(TEM)、表面ζ电位、1H核磁共振、X射线光电子能谱(XPS)、圆二色谱(CD)、绝对荧光量子产率等，结果证明鱼精蛋白以某种含有精氨酸结构的衍生物的形式存在于碳点表面。此外，扫描了CD-PTMs的荧光发射光谱，考察了光稳定性，结果证明，该材料的荧光发射波长依赖于激发波长(检测范围为λEX=340-500nm，λEM=350-650nm)，覆盖了蓝、绿、红色的光谱范围;采用波长为340nm的激发光连续照射15h之后，荧光发射强度仍保持原来的80％以上。
　　在核仁成像应用的研究中，为了获得CD-PTMs的安全工作浓度，采用CellTiter法评估了其对于HEK-293细胞的细胞毒性，将工作浓度选择为30μg/mL。将材料与活细胞孵育12h，采用共聚焦荧光显微镜实时收集图像(激发波长设置为405、488、594nm)，证明了CD-PTMs能长时间对核仁进行成像。为了探究靶向核仁的原理，结合RNase消化实验和RNA滴定实验，结果暗示CD-PTMs的靶向能力可能来源于所携带的鱼精蛋白衍生物与核仁中的RNA特异性结合。
　　最后，针对CD-PTMs用于大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的成像及生长抑制性能进行了考察，该两种细菌被视为革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌的代表菌株。将菌液与CD-PTMs混合，震荡培养3h之后，通过平板计数法证明CD-PTMs对两种细菌的杀菌率均达到99％以上。此外，共聚焦照片证明CD-PTMs还能够选择性地成像革兰氏阳性细菌。
　　综上所述，我们成功合成了一种具有生物兼容性的CD-PTMs探针，它能成功应用于人类细胞核以及细菌的生物成像并可以抑制细菌成长。