碳点在生物成像中的应用进展(3)

脊椎类模式动物斑马鱼生长周期明确且光通透性强，有利于碳点的荧光成像。邓帅等[39]将荧光碳点应用到斑马鱼中，系统研究了碳点从进入斑马鱼受精卵和斑马鱼活体体内、在体内的运动以及最后排出受精卵和体外的整个生物循环过程。结果表明，荧光碳点进入斑马鱼体内的时间非常迅速，可在48 h之内经代谢排出体外，对斑马鱼生长发育无明显的毒副作用，不会导致胚胎发育异常，并且对斑马鱼无明显致死现象，证明了碳点在生物成像领域应用的安全性。Gong等[40]使用南瓜和钝化剂磷酸合成的磷、氮共掺杂碳点也可用于活体斑马鱼成像，在λex/λem=470/570 nm时斑马鱼的头、胃和尾巴等部位显示强烈的黄色荧光，且随着斑马鱼与碳点接触时间的延长，荧光强度越强，成像效果越明显。

除细胞成像和活体成像外，近年来，基于碳点的生物学成像还可进行细菌的区分[41]、抗菌机制[42]和生物膜形成机制[43]等的研究。Hua等[44]利用金黄色葡萄球菌或大肠埃希菌合成的碳点，能穿过受损的细胞膜或细胞壁，可实现活、死细菌或真菌的辨别。2017年，Liu等[45]使用甲硝唑为原料合成的碳点未经修饰可直接用于牙龈卟啉单胞菌的抗菌作用研究，开辟了碳点用于口腔细菌研究的新局面。

4展望

目前已报道的碳点，其荧光大多集中在短波长区，仅有少量红光及近红外荧光碳点的报道，且量子产率较低，限制了碳点在生物体内深层组织的光学成像。此外，使用荧光碳点进行生物成像，虽然实现了从离体到在体的跨越，但还仅停留在动物实验阶段，且作为活体成像应用的重要前提，碳点毒性的系统检测大多是细胞毒性，关于动物体内毒性研究报道较少。因此，未来碳点的研究可致力于采用资源易得、过程绿色环保的方法制备量子产率高且能够快速、灵敏、准确、更易于检测的长波长荧光碳点，对其进行表面处理，改变碳点的结构与性质，赋予其相关的反应活性及靶向选择性，并用于生物成像尤其是体外成像，进一步开展其在活体动物体内的毒性、成像深度等方面的研究，以期为揭示生命活动规律及研究疾病的发生、诊断、治疗等提供新技术新方法。

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