石墨碳纳米材料光学性质在生化传感领域的应用

引用本文: 徐逸婷, 陈龙, 陈卓. 石墨碳纳米材料光学性质在生化传感领域的应用[J]. 物理化学学报, 2017, 33(1): 28-39. doi: 10.3866/PKU.WHXB201609213 shu

Citation: XU Yi-Ting, CHEN Long, CHEN Zhuo. Applications of Graphitic Nanomaterial's Optical Properties in Biochemical Sensing[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(1): 28-39. doi: 10.3866/PKU.WHXB201609213 shu

石墨碳纳米材料光学性质在生化传感领域的应用

徐逸婷 ^1, ,
陈龙 ^2, ,
陈卓 ^1,

1.
湖南大学, 化学生物传感与计量学国家重点实验室, 长沙 410006;
2.
澳门大学科技学院, 澳门 999078

作者简介: 徐逸婷,1990年生。2013年本科毕业于河南师范大学化学化工学院,2013年至今为湖南大学化学化工学院博士研究生。主要研究方向为功能纳米材料的制备及其在生化传感领域应用的研究;陈龙,1978年生。美国得州大学圣安东尼奥分校博士、博士后,加拿大阿尔伯塔大学硕士,北京大学学士,现任澳门大学科技学院助理教授,博士研究生导师。主要研究方向为机器学习,计算智能,图像处理及这些技术在化学计量学的应用;陈卓,1979年生。2001年本科毕业于浙江大学理学院化学系,2006年于北京大学化学与分子工程学院获得博士学位,2006年至2010年在美国斯坦福大学化学系从事博士后研究。现任湖南大学化学生物传感与计量学国家重点实验室、化学化工学院教授,博士研究生导师。主要研究方向为功能纳米材料的制备及其在化学、生物、材料领域应用的研究。;

基金项目:
国家重点基础研究发展规划项目（973）（2013CB932702），国家自然科学基金（21522501）和澳门科学技术发展基金（FDCT，067/2014/A）资助

摘要: 石墨碳纳米材料因其特殊的光学性质而受到广泛关注。石墨碳纳米材料最引人注目的光学性质之一是其独特的拉曼性质，作为拉曼探针，石墨碳纳米材料在对于复杂生物样品，极端测试条件和定量拉曼检测方面都有很好的应用；除了拉曼性质以外，单壁碳纳米管（SWNTs）独特的近红外二区（NIR-II，1000-1700 nm）荧光性质，具有穿透深度大、分辨率高的荧光成像特点，在生物活体成像领域也得到了很好的应用。除了光致发光特性，石墨碳纳米材料还具有优异的光热转换效应，同时具有比表面积大的特点，被广泛应用在针对肿瘤的热疗及其它疗法协同治疗当中。除此之外，石墨碳纳米材料还是一种高效的信号传导基底，可以猝灭激发态的染料和光敏剂，利用该类性质设计的生物传感器和纳米药物，显现出高灵敏、高选择性的特点。本文主要结合本课题组的工作，总结和探讨了石墨碳纳米材料作为光学探针、光热材料和信号传递基底在生化传感领域的应用。

关键词:

English

Applications of Graphitic Nanomaterial's Optical Properties in Biochemical Sensing

1.
State Key Laboratory of Cheme/Biosensing and Chemometric, Hunan University, Changsha 410006, P. R. China;
2.
Faculty of Science and Technology, University of Macau, Macao 999078, P. R. China
Received Date: 15 June 2016
Revised Date: 20 September 2016
Fund Project:
The project was supported by the National Key Basic Research Program of China (973) (2013CB932702), National Natural Science Foundation of China (21522501), and Science and Technology Development Fund of Macao S.A.R, China (FDCT, 067/2014/A).

Abstract: Graphitic nanomaterials, which possess unique optical properties, have attracted significant attention in biochemical sensing. Herein, we summarize and discuss recent progress of such materials as optical probes, photothermal materials and signal transduction substrates for biosensing applications. The most attractive optical property of graphitic nanomaterials is their strong and unique Raman signals. As a Raman probe, these nanomaterials have remarkable applications, especially in detecting complex biological samples, quantitative surface enhanced Raman scattering (SERS) detection and detection under extreme conditions. Besides Raman, the unique intrinsic fluorescence emission of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) in the long wavelength and second near-infrared window (NIR-II window, 1000-1700 nm) has facilitated deep-tissue high-resolution fluorescence imaging in vivo. Additionally, graphitic nanomaterials have efficient photothermal conversion capability. Together with the large surface area, graphitic nanomaterials are used in photothermal synergy therapy for cancer treatment. Furthermore, because of their particular physical and chemical properties, graphitic nanomaterials are established as an efficient signal transduction substrate, which can quench an excited chromophore and photosensitizer, showing high selectivity and sensitivity in biosensing and nanomedicine.

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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com

1.
沈阳化工大学材料科学与工程学院沈阳 110142

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