Обзор методов получения квантовых точек углерода и современных достижений в биомедицине
DOI:
https://doi.org/10.26577/RCPh.2021.v79.i4.08Ключевые слова:
наноматериалы, углерод, углеродные квантовые точки, флуоросценция, биомедицинаАннотация
Благодаря своим уникальным физическим и химическим свойствам, углеродные квантовые точки в последние годы привлекаютбольшой интерес исследователей. Одним из уникальных свойств, отличающих углеродные квантовые точки от других перспективных наноматериалов - это их видимая фотолюминесценция при комнатной температуре. Известно, что фотолюминесценция материала в основном зависит от его наноразмерной структуры и формы наночастиц. В настоящее время из-за того, что эти наночастицы не только ярко люминесцируют, но и биосовместимы с живыми организмами, биоразлагаемы и малотоксичны, они широко используются для биовизуализации и в биомедицине в качестве биосенсоров и материала для адресной доставки лекарств в организме.
В этом небольшом обзоре, мы описываем последние достижения в области синтеза, всестороннего исследования и биомедицинских применений углеродных квантовых точек с яркой фотолюминесценцией. В статье кратко описывается природа и основные типы углеродных наноматериалов, а также обсуждаются преимущества и недостатки распространенных методов синтеза углеродных квантовых точек. Кроме того, уделяется внимание описанию физических свойств углеродных квантовых точек, предлагаемых для использования в биомедицине, и методов их исследования, а также оценивается будущее развитие таких применений в области здравоохранения.
Библиографические ссылки
1. G.N. Hounsfield, Nobel lectures in physiology or medicine, 568–586 (1992).
2. J. Bamber, et al. Physics of visualization of images in medicine, (Moscow, Mir, 1991), 2 (7), рр.5-104.
3. J.P. Hornak, Rochester Institute of Technology. 1-2 (1996-1999).
4. L.D. Lindenbraten, Methods of x-ray examination of human organs and systems, (Tashkent: MEDICINE, 1976), 417 р.
5. T.A. Zdobnova et al, Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences academicians M.M. Shemyakin and Yu.A. Ovchinnikov Russian Academy of Sciences, 29-47 (2011). (in Russ).
6. V.F. Borodkin, Chemistry of dyes, (Moscow, Chemistry, 1981), 248 р. (in Russ).
7. D.I. Mendeleev, A.P. Lidov, Organic natural paints, (Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron, 1890-1907).
8. D.I. Mendeleev, A.P. Lidov, Mineral paints, (Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron, 1890-1907).
9. R.B. Vasiliev, D.N. Dirin, Quantum dots: synthesis, properties, application, Methodical materials, (Moscow, M.V. Lomonosov MSU, FNM, 2007), 34 p. (in Russ).
10. B.M. Maune et al, Nature, 481, 344-347 (2012).
11. A.B. Bourlinos et al, Small, 4, 455-458 (2008).
12. A.S. Trifonov et al, Radiotechnics, 35-40 (2013).
13. I.L. Knunyants et al, Chemical encyclopedia, (Moscow, Soviet encyclopedia, 1990), 671 р. (in Russ).
14. D.N. Dirin et al, Journal of Optical Technology, 693-698 (2011).
15. V.I. Berezkin, Carbon: closed nanoparticles, macrostructures, materials, (St. Petersburg: ARTEGO, 2013), 450 р. (in Russ).
16. C.J.H. Wort, R.S. Balmer, Materials Today. 11, 22-28 (2008).
17. K.S. Novoselov, et al, PNAS. 102, 10451-10453 (2005).
18. R.V. Lobzova, Graphite, 3rd ed, (Moscow, Great Soviet Encyclopedia, 1969-1978). (in Russ).
19. Y.P. Kudryavtsev, The discovery of carbyne, (Dorfrecht, Kluwer Academic publishers, 1999) 40 р.
20. J.V. Travis, Y.M. Gupta, Physical Review B, 103 (10) (2021).
21. V.V. Danilenko, Physics of Solids, 46, 581-584 (2004).
22. A. Hirsch, M. Brettreich, Fullerenes: chemistry and reactions, (WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, 2005), 423 р.
23. I.V. Zolotukhin, Soros educational journal, 51-56 (1996).
24. S. Simamura, Carbon fiber, (Moscow, Mir, 1987), 304 p. (in Russ).
25. P.N. Dyachkov, Carbon nanotubes: structure, properties, applications (Moscow, Binom, 2006), 293 p.
26. M. Molina-Sabio, et al, Carbon. 34, 505–509 (1996).
27. S.P. Vukolov, D.I. Mendeleev, Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron. (1890-1907).
28. R. Loison, et al, Cox, (Moscow, Metallurgy, 1975), 520 p. (in Russ).
29. C.J.H. Wort, R.S. Balmer, Materials Today, 11, 22-28 (2008).
30. J.E. Hove, Industrial Carbons and Graphites, 501-507 (1958).
31. F. William, The composition of the earth (Department of Earth and Planetary Sciences, Harvard University, 20 Oxford Street, Cambridge, 2000).
32. H.W. Kroto, et al, Nature. 318, 162-163 (1985).
33. A. Evans, et al, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 421, 92-96 (2012).
34. A.V. Eletskii, B.M. Smirnov, Advances in physical sciences, 165, 977-1009 (1995).
35. K.S. Novoselov, et al, Nature, 438, 197-200 (2005).
36. G. Zhou, et al, ACS Nano, 7, 5367-5375 (2013).
37. P. Vasili, et al, Nature Photonics, 2, 341–350 (2008).
38. H. Alexander, et al, Physical Review Letters. 100 (2008).
39. X. Xu et al, Chemical Communications, 126, 12736-12737 (2004).
40. S.N. Baker and G.A. Baker, Angewandte Chemie International Edition, 49, 6726-6744 (2010).
41. B. Zhu, et al. Materials of Chemistry C, 1, 580-586 (2013)..
42. S. Anwar, et al, ACS Applied Bio Materials, 2, 2317-2338 (2019).
43. X. Li, et al, Chemical Communications, 47, 932-934 (2011).
44. S.-L. Hu, et al, Materials Chemistry, 19, 484-488 (2009).
45. Y. Liu, et al, Carbon. 68, 258-264 (2014).
46. X. Zhai, et al, Chemical Communications. 48, 7955-7957 (2012).
47. S. Sahu, et al, Chemical Communications. 48, 8835-8837 (2012).
48. Y. Yang, et al, Chemical Communications, 48, 380-382 (2012).
49. S.K. Bhunia, et al, Scientific Reports, 3, 1473 (2013).
50. H. Ming, et al, Dalton transactions, 41, 9526-9531 (2012).
51. H. Li, et al, Angewandte Chemie International Edition, 49, 4430-4434 (2010).
52. J. Deng, et al, Chemistry–A European Journal, 20, 4993-4999 (2014).
53. S.K. Das, et al, Nano letters, 14, 620-625 (2014).
54. Y. Deng, et al, Chemical Communications, 49, 5751-5753 (2013).
55. Z. Lin, et al, Chemical Communications, 48, 1051-1053 (2012).
56. X. Dou, et al, Chemical Communications, 49, 5871-5873 (2013).
57. S.C. Ray, et al, Physical Chemistry Communications, 113, 18546-18551 (2009).
58. H. Tao, et al, Small, 8, 281-290 (2012).
59. J. Shangguan, et al, Analytical Chemistry, 88, 7837-7843 (2016).
60. N. Wang, et al, Biosensors and Bioelectronics, 85, 68-75 (2016).
61. M. Zheng, et al, Advanced Materials, 26, 3554-3560 (2014).
62. J. Kim, et al, Biomaterials, 34, 7168-7180 (2013).
63. S. Pandey, et al, Materials Chemistry, 4972-4982 (2013).
2. J. Bamber, et al. Physics of visualization of images in medicine, (Moscow, Mir, 1991), 2 (7), рр.5-104.
3. J.P. Hornak, Rochester Institute of Technology. 1-2 (1996-1999).
4. L.D. Lindenbraten, Methods of x-ray examination of human organs and systems, (Tashkent: MEDICINE, 1976), 417 р.
5. T.A. Zdobnova et al, Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of Sciences academicians M.M. Shemyakin and Yu.A. Ovchinnikov Russian Academy of Sciences, 29-47 (2011). (in Russ).
6. V.F. Borodkin, Chemistry of dyes, (Moscow, Chemistry, 1981), 248 р. (in Russ).
7. D.I. Mendeleev, A.P. Lidov, Organic natural paints, (Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron, 1890-1907).
8. D.I. Mendeleev, A.P. Lidov, Mineral paints, (Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron, 1890-1907).
9. R.B. Vasiliev, D.N. Dirin, Quantum dots: synthesis, properties, application, Methodical materials, (Moscow, M.V. Lomonosov MSU, FNM, 2007), 34 p. (in Russ).
10. B.M. Maune et al, Nature, 481, 344-347 (2012).
11. A.B. Bourlinos et al, Small, 4, 455-458 (2008).
12. A.S. Trifonov et al, Radiotechnics, 35-40 (2013).
13. I.L. Knunyants et al, Chemical encyclopedia, (Moscow, Soviet encyclopedia, 1990), 671 р. (in Russ).
14. D.N. Dirin et al, Journal of Optical Technology, 693-698 (2011).
15. V.I. Berezkin, Carbon: closed nanoparticles, macrostructures, materials, (St. Petersburg: ARTEGO, 2013), 450 р. (in Russ).
16. C.J.H. Wort, R.S. Balmer, Materials Today. 11, 22-28 (2008).
17. K.S. Novoselov, et al, PNAS. 102, 10451-10453 (2005).
18. R.V. Lobzova, Graphite, 3rd ed, (Moscow, Great Soviet Encyclopedia, 1969-1978). (in Russ).
19. Y.P. Kudryavtsev, The discovery of carbyne, (Dorfrecht, Kluwer Academic publishers, 1999) 40 р.
20. J.V. Travis, Y.M. Gupta, Physical Review B, 103 (10) (2021).
21. V.V. Danilenko, Physics of Solids, 46, 581-584 (2004).
22. A. Hirsch, M. Brettreich, Fullerenes: chemistry and reactions, (WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA: Weinheim, 2005), 423 р.
23. I.V. Zolotukhin, Soros educational journal, 51-56 (1996).
24. S. Simamura, Carbon fiber, (Moscow, Mir, 1987), 304 p. (in Russ).
25. P.N. Dyachkov, Carbon nanotubes: structure, properties, applications (Moscow, Binom, 2006), 293 p.
26. M. Molina-Sabio, et al, Carbon. 34, 505–509 (1996).
27. S.P. Vukolov, D.I. Mendeleev, Encyclopedic Dictionary of Brockhaus and Efron. (1890-1907).
28. R. Loison, et al, Cox, (Moscow, Metallurgy, 1975), 520 p. (in Russ).
29. C.J.H. Wort, R.S. Balmer, Materials Today, 11, 22-28 (2008).
30. J.E. Hove, Industrial Carbons and Graphites, 501-507 (1958).
31. F. William, The composition of the earth (Department of Earth and Planetary Sciences, Harvard University, 20 Oxford Street, Cambridge, 2000).
32. H.W. Kroto, et al, Nature. 318, 162-163 (1985).
33. A. Evans, et al, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, 421, 92-96 (2012).
34. A.V. Eletskii, B.M. Smirnov, Advances in physical sciences, 165, 977-1009 (1995).
35. K.S. Novoselov, et al, Nature, 438, 197-200 (2005).
36. G. Zhou, et al, ACS Nano, 7, 5367-5375 (2013).
37. P. Vasili, et al, Nature Photonics, 2, 341–350 (2008).
38. H. Alexander, et al, Physical Review Letters. 100 (2008).
39. X. Xu et al, Chemical Communications, 126, 12736-12737 (2004).
40. S.N. Baker and G.A. Baker, Angewandte Chemie International Edition, 49, 6726-6744 (2010).
41. B. Zhu, et al. Materials of Chemistry C, 1, 580-586 (2013)..
42. S. Anwar, et al, ACS Applied Bio Materials, 2, 2317-2338 (2019).
43. X. Li, et al, Chemical Communications, 47, 932-934 (2011).
44. S.-L. Hu, et al, Materials Chemistry, 19, 484-488 (2009).
45. Y. Liu, et al, Carbon. 68, 258-264 (2014).
46. X. Zhai, et al, Chemical Communications. 48, 7955-7957 (2012).
47. S. Sahu, et al, Chemical Communications. 48, 8835-8837 (2012).
48. Y. Yang, et al, Chemical Communications, 48, 380-382 (2012).
49. S.K. Bhunia, et al, Scientific Reports, 3, 1473 (2013).
50. H. Ming, et al, Dalton transactions, 41, 9526-9531 (2012).
51. H. Li, et al, Angewandte Chemie International Edition, 49, 4430-4434 (2010).
52. J. Deng, et al, Chemistry–A European Journal, 20, 4993-4999 (2014).
53. S.K. Das, et al, Nano letters, 14, 620-625 (2014).
54. Y. Deng, et al, Chemical Communications, 49, 5751-5753 (2013).
55. Z. Lin, et al, Chemical Communications, 48, 1051-1053 (2012).
56. X. Dou, et al, Chemical Communications, 49, 5871-5873 (2013).
57. S.C. Ray, et al, Physical Chemistry Communications, 113, 18546-18551 (2009).
58. H. Tao, et al, Small, 8, 281-290 (2012).
59. J. Shangguan, et al, Analytical Chemistry, 88, 7837-7843 (2016).
60. N. Wang, et al, Biosensors and Bioelectronics, 85, 68-75 (2016).
61. M. Zheng, et al, Advanced Materials, 26, 3554-3560 (2014).
62. J. Kim, et al, Biomaterials, 34, 7168-7180 (2013).
63. S. Pandey, et al, Materials Chemistry, 4972-4982 (2013).
Загрузки
Как цитировать
Zhylkybayeva, N., Mussabek, G., Baktygerey, S., Sadikov, G., Lysenko, V., & Lisnyak, V. (2021). Обзор методов получения квантовых точек углерода и современных достижений в биомедицине. Вестник. Серия Физическая (ВКФ), 79(4), 55–71. https://doi.org/10.26577/RCPh.2021.v79.i4.08
Выпуск
Раздел
Физика конденсированного состояния и проблемы материаловедения. Нанонаука
