高效碳点的合成及其在生物成像和光电材料中的应用

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51373065
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    90.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0310.其他有机高分子功能材料
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

Carbon dots (CDs), such as polymer dots (PDs), graphene quantum dots (GQDs) and carbon nanodots (CNDs) possess exceptional advantages such as high chemical stability, low toxicity, fine compatibility and high quantum yield. These superiorities in CDs distinguish themselves from traditional fluorescent materials, making them perfect candidates for numerous exciting applications: bioimaging, medical diagnosis, photoelectric device, etc. In this project, first of all, aqueous-phase based methods will be developed to prepare these kinds of CDs. The relationship between photoluminescence (PL) of CDs and quantum size effect/molecule state emission/surface defect/chemical modification will be investigated in detail. Further, novel CDs with controlled structures/PL and multidimensional hybrids will be exploited. Secondly, the high quantum yield and fluorescent stability will be achieved through surface passivating and chemical modifying polymer chains of CDs, which will be beneficial to solve the compatibility between CDs and hydrophilic/ hydrophobic polymers. Furthermore, the successful compositing and hybridization CDs and functional polymers will be extended to luminescent, field effect transistor and photovoltaic device. Finally, through combining the specific biomolecules or activating groups on CDs, the modified CDs will possess specific effect on living cells, virus and other biological elements, and the following bio-labeling and imaging will be achieved.
聚合物点、石墨烯量子点、碳纳米点等碳类荧光点具有优异的化学稳定性,较低的毒性、良好的生物相容性及较高的量子产率等特点,在生物标记与成像,光学/光电材料与器件等方面有着重要的应用前景。本课题拟采用水相合成路线制备上述高效荧光碳点,探讨荧光性质与量子尺寸效应、分子态发光、表面缺陷和化学修饰的关系等荧光机理,进一步指导合成结构可控的多功能性新型碳点;通过表面钝化和修饰聚合物短链来改变发光颜色,提高量子效率和荧光稳定性,解决此类水溶性荧光碳点与亲水/疏水性聚合物的相容性问题,实现二者的复合与杂化用于发光、场效应晶体管及光伏器件方面;拟在碳点表面进行化学修饰引入能与细胞、病毒及其他生物基元表面产生相互作用的生物分子或基团,通过特定识别实现其生物标记与成像方面的应用。

结项摘要

碳点(包括聚合物点、石墨烯量子点、碳纳米点)具有优异的化学稳定性、较低的毒性、良好的生物相容性及较高的量子产率等特点,在生物标记与成像, 光学/光电材料与器件等方面有着重要的应用前景。本项目采用水相合成路线制备高效荧光碳点,探讨了碳点的量子尺寸效应、边缘态发光机理,并首次提出了碳点的分子态、碳核态及交联增强发射(CEE)的荧光机理;通过原料设计、反应条件优化以及后化学处理探究了带有带有特定结构和发光颜色碳点的可控合成;通过解决与聚合物的杂化相容性问题,实现了碳点在发光二极管中的高性能应用;利用碳点的表面多基团特性,实现了碳点作为太阳能电池的修饰层应用;利用碳点优异的荧光性质,通过原料设计、表面修饰,开发了碳点在特异性抗菌、(特异性)生物成像等方面的应用。

项目成果

期刊论文数量(29)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(4)
A new type of polymer carbon dots with high quantum yield: From synthesis to investigation on fluorescence mechanism
新型高量子产率聚合物碳点:从合成到荧光机理研究
  • DOI:
    10.1016/j.polymer.2017.02.039
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Polymer
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Tao Songyuan;Song Yubin;Zhu Shoujun;Shao Jieren;Yang Bai
  • 通讯作者:
    Yang Bai
Photoluminescent graphene quantum dots for in vitro and in vivo bioimaging using long wavelength emission
使用长波长发射进行体外和体内生物成像的光致发光石墨烯量子点
  • DOI:
    10.1039/c5ra02961a
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Zhu Shoujun;Zhou Nan;Hao Zeyu;Maharjan Suraj;Zhao Xiaohuan;Song Yubin;Sun Bin;Zhang Kai;Zhang Junhu;Sun Hongchen;Lu Laijin;Yang Bai
  • 通讯作者:
    Yang Bai
Cathode and Anode Interlayers Based on Polymer Carbon Dots via Work Function Regulation for Efficient Polymer Solar Cells
基于聚合物碳点的阴极和阳极中间层,通过功函数调节实现高效聚合物太阳能电池
  • DOI:
    10.1002/admi.201701519
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Adv. Mater. Interfaces
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tianjiao Ji;Biao Guo;Fangyuan Liu;Qingsen Zeng;Chengzhuo Yu;Xiaohang Du;Gan Jin;Tanglue Feng;Shoujun Zhu;Fenghong Li;Bai Yang
  • 通讯作者:
    Bai Yang
A novel fluorescent retrograde neural tracer: cholera toxin B conjugated carbon dots.
一种新型荧光逆行神经示踪剂:霍乱毒素 B 共轭碳点。
  • DOI:
    10.1039/c5nr04361a
  • 发表时间:
    2015-09
  • 期刊:
    Nanoscale
  • 影响因子:
    6.7
  • 作者:
    Zhou Nan;Hao Zeyu;Zhao Xiaohuan;Maharjan Suraj;Zhu Shoujun;Song Yubin;Yang Bai;Lu Laijin
  • 通讯作者:
    Lu Laijin
Bioimaging based on fluorescent carbon dots
基于荧光碳点的生物成像
  • DOI:
    10.1039/c3ra47994c
  • 发表时间:
    2014-01-01
  • 期刊:
    RSC ADVANCES
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Song, Yubin;Zhu, Shoujun;Yang, Bai
  • 通讯作者:
    Yang, Bai

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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