尺寸与含氧量对黑磷量子点发光性能的影响

因具有独特电子,黑磷量子点(Black Phosphorus Quantum Dots,BPQDs)成为一类具有荧光特性的纳米材料,近年来受到广泛关注。本文采用超声剥离的方法制备得到BPQDs,通过超滤分离得到具有不同尺寸分布的BPQDs@(<3k)、BPQDs@(3~10k)及BPQDs@(10~30k)三组份,探究尺寸对BPQDs荧光性能影响,BPQDs@(<3k)、BPQDs@(3~10k)及BPQDs@(10~30k)最佳发射波长分别位于365,367与364 nm,实验结果表明BPQDs的荧光发射不受尺寸大小的影响。对BPQDs@(<3k)进行氧化,得到氧化态BPQDs(BPQDs@(<3k)-Oxi),相比较于BPQDs@(<3k),BPQDs@(<3k)-Oxi表面含氧量增加了3.64%,荧光最佳发射波长出现红移近60 nm,证实表面含氧量对BPQDs的荧光发射有影响。本研究为调控BPQDs的荧光性质提供了一种可行方法。

黑磷量子点的低温电化学辅助制备及稳定性研究

采用低温电化学阳极剥离黑磷的方法,剥离1h制备出黑磷量子点,并研究了其稳定性,最终提出剥离机理。采用透射电镜、拉曼光谱、X射线光电子能谱等测试方法对黑磷量子点的微观形貌、晶体结构、光学性质和稳定性等进行表征。结果表明,黑磷量子点的平均直径为6.4±1.5 nm,尺寸较小;材料不含有其他杂质,纯度较高;其氧化程度很低,暴露于空气中仍具有良好的稳定性。此外,该方法耗时短且绿色环保,有利于促进纳米黑磷的制备及应用。

负载型黑磷量子点光催化降解水中磺胺甲恶唑

本论文以二氧化钛(TiO_(2))为载体,通过超声辅助沉淀沉积法制备了黑磷量子点(BPQDs)负载型催化剂BP@TiO_(2),采用X射线衍射、透射电镜、紫外可见漫反射等对其进行了表征,考察了BP@TiO_(2)催化剂在模拟太阳光下降解磺胺甲恶唑(SMX)的光催化活性.结果表明,BPQDs的负载提高了催化剂的光电子迁移能力,降低了光生电子-空穴对的复合率,使得BP@TiO_(2)的光催化性能相对于载体TiO_(2)有所提高.其中,BPQDs载荷量为0.049%wt.的催化剂活性最高,光催化降解SMX的初活性是TiO_(2)的4倍.循环光解实验表明,BP@TiO_(2)在4次循环实验后仍保持较高的光催化活性,证明了它有较好的耐光腐蚀性和光催化稳定性.

黑磷量子点催化增强luminol-H_(2)O_(2)发光体系测定对苯二酚

在碱性条件下,黑磷量子点能催化增强luminol-H_(2)O_(2)体系的化学发光,对苯二酚能很好地抑制该体系的化学发光强度。考察了pH、luminol浓度、H_(2)O_(2)浓度、黑磷量子点浓度对化学发光体系的影响,并对黑磷量子点的催化机理和化学发光体进行了探讨。在最佳条件下,在1.0×10^(-8)~5.0×10^(-7) mol/L范围内,对苯二酚的浓度与化学发光强度降低值呈现良好线性,线性回归方程为△I=6372.3 C(μmol/L)+1329.7,相关系数R^(2)=0.9942,检出限为6.0×10^(-9) mol/L。

基于黑磷量子点可饱和吸收体的多波长脉冲簇光纤激光器

由于其独特的光电特性,黑磷量子点(BPQDs)获得研究者们的广泛关注。将基于微纳光纤沉积BPQDs的光子器件接入掺铒光纤激光腔内,利用其可饱和吸收特性和高非线性效应分别获得了单、双波长脉冲簇现象。在单波长脉冲簇状态下,每簇脉冲包含9个脉冲,各脉冲之间具有不同的时间间隔;在双波长脉冲簇状态下,每个波长分别对应一套脉冲簇序列,两套脉冲簇序列具有不同的强度和时间间隔。该结果有助于加深人们对多波长光纤激光器及脉冲簇动力学的理解,也证明了BPQDs可以作为性能优良的可饱和吸收体应用于超快光学领域。

载黑磷量子点脂质体用于宫颈癌光热治疗的体外研究

本研究制备载黑磷量子点(BPQDs)脂质体(liposome-BPQDs),探究其理化性质及用于宫颈癌光热治疗的效果。应用超声法制备BPQDs,薄膜分散法制备liposome-BPQDs,并对其形貌、粒径、电位和拉曼光谱等进行表征。采用CCK-8法检测该纳米粒对人宫颈癌细胞(HeLa)的毒性。使用激光共聚焦显微镜(CLSM)和荧光倒置显微镜分别观察HeLa细胞摄取和细胞凋亡情况。结果表明,扫描电镜下, liposome-BPQDs呈椭球状或球状;透射电镜观察显示liposome-BPQDs粒径约90～110 nm。粒径及电位测量结果表明liposome-BPQDs粒径为(104.2±0.35) nm, zeta电位(-11.3±3.01) mV。脂质体包封率为(84.40±2.13)%。在室外通风、温度范围25℃～34℃和相对湿度80%～82%自然条件下, liposome-BPQDs光热效应良好,降解较BPQDs缓慢。Liposome-BPQDs可被HeLa细胞所摄取;近红外激光照射后,载BPQDs量达20μg·mL^(-1)时, HeLa细胞死亡率大幅度上升。本研究表明, liposomeBPQDs稳定性较高,且具有良好的光热效应,有望应用于宫颈癌光热治疗。

基于黑磷量子点的光热效应在树突状细胞激活中的作用

癌症的免疫治疗是近年来兴起的一种治疗癌症的方法,通过人为地激活免疫系统来产生持久地杀伤肿瘤细胞的免疫反应,肿瘤疫苗是其最发达的部分之一。虽然目前肿瘤疫苗已经取得了很多突破,但仍然面临着巨大的挑战。在本研究中,采用癌细胞膜囊泡(cancer cell membrane nanovesicle,CCNVs)包裹黑磷量子点(black phosphorus quantum dots,BPQDs)制备得到负载黑磷量子点的癌细胞膜囊泡(BPQD-CCNVs),并将从小鼠骨髓中分离得到的树突状细胞与BPQD-CCNVs共同孵育,然后用808 nm近红外光对培养基照射10 min,最后用流式细胞分析仪检测树突状细胞表面分子CD80、CD86和MHC-II的表达情况。所有动物实验均经过清华大学动物伦理委员会批准。结果表明,基于黑磷量子点的光热效应能使培养基的温度升高,刺激树突状细胞成熟,使树突状细胞表面CD80、CD86和MHC-II的表达上调。本研究证明光热作用可以刺激树突状细胞的成熟。因此,可将光热作用引入到肿瘤疫苗中,增强肿瘤疫苗激活免疫系统的能力。

黑磷调控氧化应激-炎症级联效应延缓椎间盘退变的机制

背景:氧化应激在椎间盘退行性变中扮演了重要的角色,黑磷量子点作为具有良好生物相容性的还原性材料,具有抗氧化应激并延缓椎间盘退变的潜力。目的:通过体内外实验验证黑磷量子点清除椎间盘微环境内活性氧的作用,并进一步探究黑磷量子点对抗氧化通路Nrf2/ARE与椎间盘炎症的作用。方法:采用超声液相剥离法制备黑磷量子点。①体外实验:分离提取SD大鼠髓核细胞,将第2-4代髓核细胞分别与不同的溶液共培养,分别为F12-DMEM培养基(空白组)、黑磷量子点溶液、过氧化氢溶液、过氧化氢+黑磷量子点溶液、过氧化氢+黑磷量子点+Nrf2特异性抑制剂ML385溶液,分别进行细胞活/死染色及细胞内活性氧、线粒体膜电位及Western Blot检测;②体内实验:将30只SD大鼠随机分为假手术组、穿刺组、穿刺+黑磷组,每组10只,穿刺组与穿刺+黑磷组采用椎间盘穿刺法建立Co7-10椎间盘退变模型,穿刺+黑磷组穿刺后向椎间盘注射黑磷量子点分散液,术后4,8周进行椎间盘组织影像学与组织学染色评估。结果与结论:①体外实验:活/死染色显示,黑磷量子点生物相容性好,对细胞无毒性作用,且在氧化应激条件下对髓核细胞具有保护作用。细胞内活性氧及JC-1荧光探针显示,黑磷量子点可调控氧化应激导致的髓核细胞线粒体膜电位降低,并保护细胞免受过氧化氢诱导的细胞内氧化应激。Western Blot检测显示,与空白组比较,过氧化氢组Nrf2、血红素加氧酶1、醌氧化还原酶、Ⅱ型胶原的蛋白表达降低(P<0.05),肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β、基质金属蛋白酶13、p65的蛋白表达升高(P<0.05);黑磷量子点的加入可逆转过氧化氢对Nrf2通路的抑制作用,减轻氧化应激造成的炎症反应,但Nrf2特异性抑制剂可取消这一作用。②体内实验:X射线片与MRI检测显示,术后4,8周,穿刺组椎间盘高度与髓核含水量低于假手术组(P<0.05),穿刺+黑磷组椎间盘高度与髓核含水量高于穿刺组(P<0.05)。组织学染色显示,穿刺+黑磷组椎间盘退变程度轻于穿刺组,血红素加氧酶1蛋白表达量高于穿刺+黑磷组。③结果表明:黑磷量子点可通过调控Nrf2/ARE通路发挥抗氧化作用,并延缓椎间盘退变。

负载黑磷量子点的红细胞膜囊泡在乳腺癌光热治疗中的应用

目的建立负载黑磷量子点的红细胞膜纳米囊泡(BPQD-EMNVs)的制备方法,并探讨其在乳腺癌光热治疗中的应用。方法采用液相剥离法制备BPQD,同时提取健康小鼠的新鲜血液制备红细胞膜,再超声制备BPQD-EMNVs。采用透射电子显微镜观察BPQD-EMNVs的形态,纳米粒度及Zeta电位仪测其粒径分布,电感耦合等离子体发射光谱仪测定BPQD的包封率,激光共聚焦显微镜观察小鼠乳腺癌细胞4T1对BPQD-EMNVs的摄取情况。将4T1荷瘤Balb/c小鼠按随机数字表法分为PBS、EMNVs、BPQD和BPQD-EMNVs组,尾静脉注射对应药物4 h后,用808 nm近红外光照射肿瘤部位10 min,观察肿瘤生长情况。结果制备的BPQD-EMNVs呈规则的球形,平均粒径为228 nm,包封率约为47%。细胞摄取实验结果显示,BPQD-EMNVs能迅速被4T1细胞摄取。动物实验结果显示,注射药物4 h后BPQD-EMNVs在肿瘤部位富集程度最高,再经808 nm近红外光照射10 min后,BPQD-EMNVs能有效杀死肿瘤组织。结论本研究建立的BPQD-EMNVs制备方法简便,制得的BPQD-EMNVs具有良好的生物相容性和光热治疗效果,有望成为治疗乳腺癌的一种新手段。

黑磷烯量子点作为水基润滑添加剂的摩擦学性能研究

为了提高钛合金加工的表面质量,降低其加工成本。利用具有高承载、低摩擦等特性的黑磷烯量子点作为钛合金加工液的高效润滑介质。采用MS-T3001摩擦磨损试验机,以GCr15轴承钢/TC4钛合金盘为摩擦副研究黑磷烯量子点作为水基润滑添加剂的摩擦学性能。试验结果表明,黑磷烯量子点的平均横向尺寸为4.44 nm±0.86 nm,厚度约小于4 nm,在超纯水中表现出良好的分散性。随着接触压力增加,摩擦因数和磨损率先快速减小后缓慢增加。在1273 MPa接触压力、119.3 mg/L浓度下,和超纯水相比,黑磷烯量子点水基润滑添加剂的平均摩擦因数和磨损率分别降低27.6%和28.29%。磨痕表面分析表明,黑磷烯量子点水基润滑添加剂的抗磨减摩机理为钛合金磨损表面生成的Fe_(2)O_(3)、TiO_(2)、Al_(2)O_(3)氧化物组成的摩擦化学反应膜及黑磷烯量子点层间剪切和滚珠效应的协同作用。此研究为黑磷烯水基润滑添加剂在钛合金切削润滑领域的应用提供理论依据。

BPQDs@TNTs药物载体的构建及其缓释性能研究

目的在骨科钛板表面构建能负载阿仑膦酸钠及硫酸庆大霉素的双载药复合药物载体。方法通过阳极氧化法在TiO_(2)表面制备纳米管阵列(TNTs),动态吸附阿伦磷酸钠后再填充载有硫酸庆大霉素的载药黑磷量子点(BPQDs),管口采用肉豆蔻醇进行封装,并利用X射线衍射、透射电镜进行表征,最后通过液相色谱法测定其上负载的阿仑膦酸钠及硫酸庆大霉素的缓释速率。结果X射线衍射表明构建的BPQDs@TNTs药物载体具备BP和TNTs的特征衍射峰,透射电镜扫描表明,肉豆蔻醇成功地对TNTs进行了封口,TiO_(2)纳米管中的阿仑膦酸钠及BPQDs载体的硫酸庆大霉素在72 h内已基本释放完毕,BPQDs@TNTs药物载体上阿仑膦酸钠及硫酸庆大霉素则在96 h内才基本释放完毕。结论BPQDs@TNTs药物载体能成功搭载阿仑膦酸钠及硫酸庆大霉素,且在体液中具有更好的缓释效能。

2017年中国科学院深圳先进技术研究院在生命与医学方面的一些研究进展

中国科学院深圳先进技术研究院纳米医疗技术研究中心蔡林涛研究员与龚萍研究员及其团队主导的研究[1]在双响应小分子探针用于肿瘤靶向成像引导的光动力治疗取得进展。该研究把红光染料Rho和靶向肿瘤的近红外染料Cy通过胱胺连在一起,构建了一例＂4合1＂多功能的集肿瘤诊疗为一体的简单有机小分子Rho SSCy。

低维黑磷的合成及其抗氧化研究

二维黑磷(2D-BP)和黑磷量子点(BP-QDs)等低维黑磷材料在结构和光电性能方面表现出巨大的潜在应用价值,但其仍面临着合成不可控和抗氧化性差等问题。通过引入微波法实现了低维黑磷的简便、低成本合成;研究了微波退火温度和退火时间对低维黑磷结构、形貌和光致发光性能的影响;通过原子层沉积法在BP-QDs样品表面沉积氧化铝(Al_(2)O_(3))保护层,研究了Al_(2)O_(3)薄膜厚度对BP-QDs抗氧化性的影响。结果表明:随着微波退火温度的增加,量子点尺寸逐渐减小,光致发光发射峰出现蓝移,这说明反应温度会影响材料的尺寸,进而影响其带隙和光致发光特性;当微波退火时间持续增加时,黑磷纳米片被逐渐剥离并形成BP-QDs;当微波退火温度和时间分别为250℃和4 h时,BP-QDs分布均匀且尺寸更小;随着Al_(2)O_(3)膜厚的增加,保护性能越来越好;当Al_(2)O_(3)薄膜厚度为20 nm时,BP-QDs在空气中的抗氧化性最佳。