水性溶液の容易な調製

Scientific Reports volume 12、記事番号: 10550 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

カーボン ドット (CD) は、高い生体適合性、フォトルミネッセンス、調整可能な表面、および親水性特性を備えた新しいクラスのゼロ次元ナノマテリアルとして分類されます。 したがって、CD は現在、バイオイメージングおよびナノ医療用途で注目されています。 この研究では、アブラヤシの空の果房からワンポット水熱法によりポリエチレングリコール官能化 CD (CD-PEG) を調製しました。 PEG は、CD の機能性とフォトルミネッセンス特性を強化するための不動態化剤として選択されました。 CD-PEG を調製するために、温度、時間、PEG 濃度が CD の特性に及ぼす影響を調査しました。 調製したままの CD-PEG は、動的光散乱、高分解能透過型電子顕微鏡、X 線光電子分光法、蛍光分光法、ラマン分光法、フーリエ変換赤外分光法、熱重量分析などのいくつかの技術によって特性評価されました。 220 °C、6 時間の水熱条件下で調製されたままの CD は、平均直径 4.47 nm の球状形態を持っていました。 修飾すると、CD-PEG は光応答性となり、優れたフォトルミネッセンス特性を示しました。 その後、CD-PEG は、in vitro で CaCo-2 結腸癌細胞にドキソルビシン [DOX] を送達するための薬物担体として使用されました。 DOX が CD-PEG 表面に正常にロードされたことは、FT-IR およびマトリックス支援レーザー脱離/イオン化飛行時間型質量分析計 (MALDI-TOF/MS) パターンによって確認されました。 正常なヒト線維芽細胞と比較して、結腸直腸癌細胞に対する CD-PEG-DOX の選択的治療が成功裏に実証されました。

カーボン ドット (CD) は、平均サイズが 10 nm1 未満の新しい種類の小さな蛍光ナノマテリアルです。 コア構造の組成は、合成技術に応じて、ヘテロ原子や官能基に囲まれたり埋め込まれた炭素で主に構成されます2。 これらのカーボンナノ材料は、優れた生体適合性、低毒性、安定したフォトルミネッセンス、水溶性、多色の蛍光性、高い表面積、および優れた光学特性が研究されてきました。 CD は、バイオイメージング、光触媒作用、ドラッグデリバリー、化学センシング、バイオセンシング、太陽電池などの幅広い用途に使用されています。 CD の合成方法は、電気化学的酸化、化学的酸化、レーザーアブレーション、熱分解、水熱炭化、マイクロ波照射などのさまざまな戦略を用いて開発されています 3。 既存の文献を注意深く評価した結果、いくつかの技術と材料の種類が合成 CD の収率と特性に影響を与えると結論づけられました。 中でも、水熱合成は、工業規模の生産にスケールアップできる CD 合成の可能性のある手段です。 オレンジの皮、マンゴーの皮、麦わら、牛乳、藻類、クエン酸、葉酸、尿素、グリセロール、農業廃棄物などのさまざまな前駆体が CD 前駆体として報告されています。 しかし、従来の水熱炭化法で製造された CD は量子収率が低いです。 この問題を解決するために、開発された表面不動態化 CD のワンポット合成が導入され、標的分子のナノキャリアとして利用するためにその蛍光特性と官能基を強化しました4。

ポリエチレングリコール [PEG] やポリエチレンイミン [PEI] など、フォトルミネセンス特性を強化するために CD の修飾にいくつかの不動態化剤が適用されました。 CD の表面にヘテロ原子部分が結合すると、CD の蛍光発光が増加することがわかっています。 PEGによる処理、いわゆるPEG化は、不動態化CDを調製するための魅力的なアプローチの1つです。 このポリマーは非毒性、非免疫原性、非抗原性で水溶性であり、他の生体分子と容易に結合します5。 例えば、PEG-2000 は表面修飾剤として使用され、量子収率が向上した PEG 不動態化 CD を合成しましたが、CD 表面には -OH 基が実質的に存在していました 6。 シェンら。 は、光電極用途のためのグラフェンとPEG-10000からのCDのワンポット水熱合成に成功したことを報告しました。 CD-PEG 光電極は、未修飾の CD7 と比較して、近赤外 (NIR) レーザー下で小さな光電流とより高い蛍光特性を示しました。 カンポスら。 は、熱応答性ミクロゲルを製造するための炭素源として D-ラクトースとコーティング材料として PEG-3350 を使用した蛍光カーボンドットの水熱合成を実証しました。 CD-PEG はミクロゲル内にカプセル化されました。 合成された CD は、平均サイズが約 4 nm の球形でした。 PEG のヒドロキシル基は、PEG 化プロセスにより CD 上にうまくグラフトされました 8。 ルアンら。 らは、CD 合成に対するさまざまな修飾剤の効果を研究し、CD-PEG の量子収率が効果的に向上することを発見しました 9。