ACS Nano：石墨烯量子点的抗/助氧化性能研究

【引语】

石墨烯量子点是一种零维的碳材料，据有着良好的发光特性，在显示、药物输运、生物传感器方面具有着广阔的前景。在蓝光下，由于细胞内活性氧的提高，石墨烯量子点会展现出光毒性，降低细胞的生存能力。有人证实出光生自由基出现了电子空穴对。自由氧原子产生于电子和能量的转移。在光照下，石墨烯量子点起到了氧化助剂的作用，导致了石墨烯量子点的光毒性。结果证实，石墨烯量子点同时具有着抗氧化和助氧化的能力，其在抗癌和抗菌方面具有着广阔的前景。

【成果简介】

传统的量子点由于重金属离子的存在，限制了其在生物方面的应用。而石墨烯量子点由于其良好的发光特性和生物相容性，吸引了广泛的关注。因为石墨烯量子点可以作为电子的施主和受主，因此显示出助氧化和抗氧化的行为。本文中苏州大学葛翠翠、国家纳米科学中心陈春英研究员、美国食品药品监督管理局和马里兰大学帕克分校的Junjie-Yin（共同通讯作者）等人使用了顺磁共振技术，发现了石墨烯量子点能消灭自由基，抑制脂质过氧化。作者还发现，在蓝光下，石墨烯量子点与活性氧基团密切相关，并且探究了石墨烯量子点对于自由基生成影响的机理。

【图文导读】

图1 石墨烯量子点的表征

(a)所制备石墨烯量子点的TEM图像。

(b)石墨烯量子点的AFM俯位视图。

(c)由AFM得到的石墨烯量子点的厚度分布图。

(d)石墨烯量子点分散在水中的UV光谱图。

(e)石墨烯量子点的激发和发射等高线图。

(f)观测到的分散在溶液中的孤对电子图。

图2 石墨烯量子点清除的不同种类的自由基

(a) 孵化1min后的DMPO/OH加合物（包含 20 μM Fe²⁺, 50 mM DMPO, 20 μM H₂O₂, 10 mM PBS 缓冲液（pH7.27），以及不同的石墨烯量子点浓度的电子自旋光谱。

(b) 石墨烯量子点的浓度对于OH净化行为的影响。

(c) 经过1min孵化以后包含有25 mM BMPO, 10% DMSO, 2.5 mM KO₂, 0.35 mM 18-crown-6, 10 mM PBS buffer (pH 7.27)以及不同浓度的石墨烯量子点的BMPO/OOH加合物的电子自旋光谱。

(d) 石墨烯量子点浓度对于O²⁻净化行为的影响。

(e) 样品中的DPPH• ，包含有1 mM DPPH•, 10 mM PBS buffer (pH 7.27)以及不同浓度的石墨烯量子点的ESR数据，数据为经过五分钟的孵化得到的。

(f) 石墨烯量子点浓度对于DPPH净化能力的影响。

图3 光激发量子点对于GSH和AA的氧化，紫外吸收光谱用来确定AA的残留量

(a) GSH的残留量。

(b) 分散有受辐照的石墨烯量子点(10 g/mL)的AAESR光谱。

(c) 分散有受辐照的石墨烯量子点(10 g/mL)的GSESR光谱。

(d) 光激发5min后的结果。

【总结】

该论文重点研究了光激发对于石墨烯量子点对于细胞抗/助氧化的影响，对于石墨烯在生物抗菌/抗癌方面的应用有着重要指导意义。

文献链接：Crossover between Anti- and Pro-oxidant Activities of Graphene Quantum Dots in the Absence or Presence of Light（ACS Nano，2016，DOI: 10.1021/acsnano.6b04061）

本文由材料人编辑部纳米组葛咏供稿，材料牛编辑整理。