碳量子点作为一类新型的荧光碳纳米材料,在光稳定性、水溶性、生物相容性及毒性等方面都会优于目前的半导体量子点和有机荧光材料,并且在生物成像、离子检测、癌症治疗及药物递送等方面显示了巨大的应用价值。虽然碳量子点的研究在近几年取得了很大的进展,但是也存在一些不足。目前制备的碳量子点大多发射波长较短的蓝光或绿光,在一定程度上限制了它们在生物和医学领域的应用。为了解决这一问题,研究者亟待找到一种合适的方法制备出能够发射长波长荧光的碳量子点,特别是发红光的碳量子点。为此,本文主要围绕长波长碳量子点的制备及其在生物方面的应用展开了研究,主要研究内容及结果如下:1.以不同的前驱物为原料制备了具有不同荧光性质的碳量子点。其中,以邻苯二胺为原料,采用一步水热法制备了氮掺杂的黄光发射的碳量子点(Y-CDs);又通过磷酸的加入,制得了氮、磷共掺杂的红光发射的碳量子点(R-CDs)。研究表明两种碳量子点均具有较好的水溶性和稳定性,且均呈现出不依赖于激发波长的发光特性。通过比较Y-CDs和R-CDs的光学性质和表面状态,我们认为两种碳量子点发光性质的不同主要与表面状态有关。2.分别通过MTT法和Calcine-AM/PI共染色法评估了R-CDs和Y-CDs的细胞毒性。实验结果表明,两种碳量子点本身均没有明显的细胞毒性,而经特定的光照射后则表现出较高的细胞毒性。随后,将R-CDs和Y-CDs分别应用于细胞成像中,均显示出了较好的成像效果。接着以SOSG作为探针,对R-CDs和Y-CDs产生单线态氧的能力进行了探究,结果表明两种碳量子点在特定激光的照射下均能够产生单线态氧。3.选择接种了A549肿瘤的裸鼠进行活体光动力治疗实验,注射R-CDs的裸鼠,经532 nm的激光照射后,肿瘤的生长得到了明显的抑制,且裸鼠的体重没有明显的变化。同时,对治疗组中裸鼠的肝、肺、脾、肾和心等器官通过H&E染色进行了病理分析,结果表明各器官并无明显损伤,且血液分析也并未发现异常。上述结果说明R-CDs可作为潜在的光敏剂用于肿瘤的光动力治疗中。