以柠檬酸与壳聚糖为主要原料, 以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为偶合剂, 合成了一种壳聚糖衍生物(CS-g-CA)。然后将CS-g-CA与掺杂试剂N-(2-羟乙基)-乙二胺通过水热法合成了壳聚糖衍生物聚合物碳点(P(CS-g-CA)Ds)。采用荧光光谱、紫外光谱、透射电镜对P(CS-g-CA)Ds进行了表征和性能测试。结果表明该聚合物碳点具有良好的荧光性能, 有较高的量子产率(54.7%)和较长的荧光寿命(13.12 ns)。将P(CS-g-CA)Ds应用于金属离子检测中, 发现P(CS-g-CA)Ds对Pd2+有良好的选择性, 其检测极限为63.3 nmol/L。通过紫外吸收光谱、荧光寿命以及不同温度下猝灭常数的测定研究了Pd2+对P(CS-g-CA)Ds的荧光猝灭机制, 结果均表明其猝灭机制为静态猝灭。

通过水热法合成了系列具有高荧光量子产率(42.9%)辛基化壳聚糖基两亲性聚合物碳点荧光材料。利用红外光谱、紫外吸收光谱、光电子能谱、透射电镜、X射线衍射及荧光光谱对聚合物碳点进行了表征。以阿霉素为模型药物, 研究了聚合物碳点对阿霉素的载药性能。当辛基取代度为76.42%时, 其最大载药量和包封率分别为49.6%与47.4%。在磷酸盐缓冲液中, 载药纳米胶束呈前期快速释放, 后期缓慢释放的双相特征。将载药纳米胶束与鼻咽癌细胞作用, 发现其存活率随着载药纳米胶束加入量的增加而降低, 说明该纳米胶束对鼻咽癌细胞有一定的抑制作用。总之, 该聚合物碳点材料在药物载体与荧光示踪方面有潜在的应用价值。

荧光碳点具有化学稳定性好、毒性小、可表面功能化等优点, 引起了人们极大的兴趣。近年来, 由高分子多糖合成的聚合物碳点成为另一研究热点。本文通过水热法合成了一种壳聚糖基荧光聚合物碳点材料(P(CS-g-mPEG-CA)CDs), 并用于载药研究。基于壳聚糖和聚乙二醇既是碳点的碳源也是碳点的钝化试剂, 本文选择壳聚糖接枝聚乙二醇单甲醚和柠檬酸衍生物作为聚合物碳点的碳源, 以提高聚合碳点的量子产率。另外, 聚合物碳点还可以保留聚乙二醇与壳聚糖分子结构, 为其在载药方面的应用提供有利条件。采用红外光谱、紫外光谱、X射线衍射、光电子能谱、透射电子显微镜和光致发光光谱对P(CS-g-mPEG-CA)CDs进行了结构表征以及pH值稳定性的测试。结果表明, 所合成的P(CS-g-mPEG-CA)CDs具有较高的荧光量子产率(6681%)、较长的荧光寿命(15247 ns)、良好的pH稳定性。以阿霉素为模型药物, 利用该聚合物碳点进行了负载研究, 结果表明, 当聚乙二醇单甲醚取代度为119%时, 聚合物碳点的载药量最高为513%, 最大药物释放率为287%, 此外, 药物的装载和释放可以通过mPEG的接枝率进行控制。采用MTT法评价了聚合物的碳点对鼻咽癌细胞(CNE-2)的毒性作用。研究表明, 空白聚合物碳点无明显细胞毒性, CNE-2细胞存活率随着载药胶束的增加而降低, 说明载药胶束对CNE-2细胞有较强的抑制作用。可见该P(CS-g-mPEG-CA)CDs在荧光标记、药物递送、荧光示踪系统和控制释放方面, 具有一定的应用前景。