氮摻雜碳點

2014 年，Huan-Tsung Chang(張煥宗) 教授團隊使用鄰苯二胺，以水熱法來製 備碳點，並檢測細胞中的Cu²⁺。該碳點的平均粒徑為4 nm，在 420 nm 激發時，

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2020 年，Chuan Dong(董川) 教授團隊，使用對苯二胺添加磷酸及氨水控制 酸鹼環境，以水熱法合成綠、黃、紅(鹼中酸性)螢光碳點，量子產率分別為 12%、

8%、16.8%。碳點平均粒徑為 2.57、3.51、4.15 nm ，激發放光波長分別是，361/515 nm、370/560 nm、516/615 nm。碳點皆可以做為自由基清除劑，分別最高清除 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) 自 由 基 為 ， 94.76±1.09 ％ 、 92.97±0.91 ％ 、 92.37±1.12％；分別最多清除 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid (ABTS)自由基為，99.45±1.13％，99.09±0.93％，97.66±1.01％。成功在生物成像 上應用碳點。

2019 年，Chuan Dong(董川) 教授團隊使用乙二胺四乙酸(EDTA)及尿素，以 水熱法來製備藍色螢光碳點。該碳點的平均粒徑為4.1 nm，在 365 nm 激發時，

會放出藍色螢光。碳點加三聚氰胺，再以水熱法合成具有磷光的複合材料。該複 合材料的平均粒徑為24–35 nm，在 365 nm 激發下，會放出藍色螢光；停止照光 後，會放出磷光。該複合材料在乾燥或是水中皆有磷光出現，其成功應用在資料 安全防護上²⁸。

2020 年，Xiaoming Yang(楊曉明) 及 Zhangbao Chen(陳章寶) 教授團隊使用

葉酸及菸鹼酸，以水熱法來製備藍色螢光碳點。該碳點的平均粒徑為 4 nm，在

360 nm 激發時，會放出 441nm 的綠色螢光，螢光量子產率為 11.83%。該碳點在 pH = 2–4.08 及 pH = 11.21–13.33，有出現規律的螢光強度變化，R²皆為0.99。碳 點對於亞硝酸根有選擇性，加入後會使螢光淬滅，線性範圍 0.008 至 0.8 M，

R²=0.995，LOD= 21.2 µM；再加入抗壞血酸可以使螢光回升，線性範圍 0.0001 至 0.8 M，R²=0.995，LOD=50 µM。成功在湖水樣品中偵測到亞硝酸根及抗壞血酸，

回收率分別是88%–97.1%；89%–97.9%²⁹。

2020 年，Mohini Sain 教授團隊使用二伸乙三胺及反式烏頭酸，以水熱法來 製備藍色螢光碳點。該碳點的粒徑分佈為2–8 nm，在 355 nm 激發時，會放出 435 藍色螢光，絕對量子產率為81%。碳點對於 Fe³⁺有選擇性，加入以後會使碳點螢 光淬滅，線性範圍2-50 μM，R²=0.99675，LOD=10.42 nM。碳點水溶液在極酸和

7 diethylenetriaminepentaacetic acid (DPTA)、硝酸鐵及 diethylenetriamine (DETA)，

以水熱法來製備藍色螢光碳點。該碳點的粒徑分部為4–6 nm，在 370 nm 激發時，

會放出455 藍色螢光。碳點具有過氧化酶的特性，可以協助 H2O2氧化OPD。碳 點會被 oxOPD 淬滅螢光，機制為內濾鏡效應，同時 oxOPD 具有顏色，可以做 為比色探針。透過該方法可以檢測H2O2及黃嘌呤，前者螢光檢測線性範圍0–100 μM，R²=0.989，LOD=47 nM，比色法檢測線性範圍 0–100 μM，R²=0.990，LOD=50

nM ；後者螢光檢測線性範圍 0–70 μM，R²=0.995，LOD=20 nM，比色法檢測線 性範圍0–40 μM，R²=0.991，LOD=23 nM 。成功使用兩種方法在人類血清及尿 液中檢測添加的黃嘌呤，螢光法回收率在100.5–102.7%，RSD 小於 3.3%，比色 法回收率在100.1–102.2%，RSD 小於 2.4%³³。

2018 年， Mojtaba Shamsipur 教授團隊，使用對胺基水楊酸及雙甲基丙烯酸 伸乙酯(Ethylene glycol dimethacrylate, EGDMA)，以水熱法合成碳點，量子產率

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2019 年，Claudia Domini 與 Mariano Garrido 教授團隊使用甘油及尿素，以 微波輔助合成法來製備藍色螢光碳點。該碳點的平均粒徑為13.2 nm，在 345 nm 激發時，會放出435 nm 藍色螢光，量子產率為 9.8%。碳點對於四環素有選擇性，

加入四環素後，使碳點螢光淬滅，線性範圍0.50-25 μM，R² = 0.9997，LOD = 165 nM。碳點成功在尿液中檢測添加的四環素，回收率在 94.7–103.0%，RSD=10.7%⁴⁶。

2020 年，Shaomin Shuang(雙少敏) 教授團隊使用 L-色胺酸及氯化銅，以水 回收率在102.7–117.8%，RSD=5.8%⁴⁷。

2020 年， Yanzhu Guo 教授團隊使用香菸濾嘴(廢二乙酸纖維素 cellulose

104.0％，RSD 皆小於等於 4.1%。CDs-AP 成功在 MDA-MB-231 細胞中，進行細 胞成像，並檢測四環素⁴⁹。

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陸 碳點螢光的細胞成像

2020 年，Lili Tong(佟麗麗) 及 Bo Tang(唐波) 教授團隊使用孟加拉玫紅及 branched polyethylenimine (bPEI)，以水熱法來製備綠色螢光碳點。該碳點的平均 粒徑為30–50 nm，在 500 nm 激發時，會放出 528 nm 的綠色螢光，螢光量子產 率為90.49%。碳點成功單獨染色細胞中溶酶體，並且可以維持染色長達 48 小時，

其不會被細胞代謝的原因是，在pH=5.5 時，碳點會有聚集的現象，形成大顆粒

就無法被代謝出去⁵⁰。

2021 年， Jinyan Du 及 Taili Shao 教授團隊使用鄰苯二胺，以水熱法來製備 黃色螢光碳點。CDs 的平均粒徑為 2.6 nm，在 410 nm 激發時，會放出 574 nm 的 黃色螢光，螢光量子產率為8.51%。CDs 對於 Fe³⁺有選擇性，螢光淬滅機制為靜 態淬滅及形成基態複合物；其線性範圍0.05–80 μM，R²=0.998，LOD = 22.1 nM。

CDs 加 Fe³⁺對於焦磷酸根離子(Pyrophosphate ions, PPi)有選擇性，由於 Fe³⁺與PPi 的作用力更強，使碳點的螢光回升；其線性範圍0.5–120 μM，R² = 0.998，LOD

= 73.9 nM。CDs 成功在 A-549 人類肺癌細胞中進行細胞成像，並可以觀測到添 加Fe³⁺與PPi 的螢光變化⁵¹。

柒 研究目的

我們透過簡單的溶劑熱法，調整了由鄰苯二胺（oPD）和水楊酸（SA）的莫 爾比，探討製備的氮摻雜螢光碳點（CDs）的螢光性質。四環素和 CDs 之間的相 互作用使碳點的螢光淬滅，並且螢光強度的減少，相對於四環素的濃度呈線性關 係。此外，CDs 出色的水溶性以及在真實樣品中的良好回收率，使我們可以使用

簡單的螢光法快速檢測不同實際樣品中的TCs。

Scheme 1

13 (X-ray photoelectron spectroscopy；XPS) 所鑑定，而製備樣品皆是將材料以液滴 的形式沉積在矽基材上製成並在室溫下乾燥。酵母菌成像使用日本 OLYMPUS 公司，型號 BX53 的螢光顯微鏡拍攝。細胞成像照片，使用德國 ZEISS 公司，

型號 LSM 900 的雷射共軛焦正立顯微鏡(Laser Scanning Confocal Microscopy，

LSCM)進行拍攝。