Zeitschrift für Elektrotechnik und Elektronik

Vielseitige Kohlenstoffpunkte: Synthesen, Charakterisierungen und Anwendungen

Roger M. Leblanc

Kohlenstoffpunkte (CDs) haben in jüngster Zeit aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften große Aufmerksamkeit in der Materialwissenschaft und Biomedizintechnik erregt. Sie wurden umfassend für Anwendungen in den Bereichen Drucken, Photokatalyse, Biobildgebung, Sensorik, Arzneimittelverabreichung und Nanomedizin untersucht. In dieser Präsentation werde ich zunächst die Herstellung verschiedener CDs vorstellen. Insbesondere wurden umfangreiche Strukturcharakterisierungen durchgeführt, um umfassende Strukturmodelle für drei verschiedene CD-Arten zu erstellen, die sowohl aus Top-down- als auch aus Bottom-up-Ansätzen abgeleitet wurden.

Dann werde ich mich hauptsächlich auf verschiedene Anwendungen der in unserem Labor entwickelten CDs konzentrieren. Auf Glukose basierende CDs können die Blut-Hirn-Schranke (BBB) ​​überwinden, da sich auf der BBB Glukosetransporterproteine ​​befinden. Mit Krebsmedikamenten und einem Zielmolekül konjugierte Kohlenstoffnitridpunkte waren in der Lage, diffuses großzelliges B-Zell-Lymphom sowohl in vitro als auch in vivo wirksam zu behandeln. Aus Metformin gewonnene CDs zeigten eine einzigartige Eigenschaft, den Zellkern anzusteuern. CDs haben stets die Fähigkeit bewiesen, die Bildung von Amyloid-Vorläuferprotein (APP), Beta-Amyloid (Aβ) und Aβ-Fibrillen zu hemmen. CDs sind vielversprechende Nanomedizin- und Arzneimittel-Nanoträger zur Behandlung der Alzheimer-Krankheit. Der photokatalytische Abbau verschiedener Wasserverschmutzungsmodelle ergab eine deutlich erhöhte photokatalytische Aktivität von Gelen im Vergleich zu den meisten bekannten CD-Arten und eine Vergleichbarkeit mit graphitischem Kohlenstoffnitrid (g-C3N4). Darüber hinaus wurde die Abbauratenkonstante durch Einbettung von g-C3N4 in G-CDs um das 1,4-fache verbessert; eine Pilotstudie zeigte, dass durch die direkte Konjugation zwischen verschiedenen CDs ein vielseitiger Nanoträger hergestellt werden konnte, der mehrere Aufgaben erfüllen kann. Kohlenstoffpartikel (CDs) haben sich aufgrund ihrer übernatürlichen Eigenschaften und Anwendungen als die wertvollsten Segnungen in der Nanotechnologie herausgestellt. CDs sind in der Regel Kohlenstoffnanopartikel, die meisten davon mit einer durchschnittlichen Größe von unter 10 nm. Diese Materialien werden aus organischen Verbindungen gewonnen und sind in wässrigen Medien stabil, was aus biologischer Sicht unglaublich wichtig ist. Die Oberflächengestaltung spielt für CDs eine wichtige Rolle in erweiterten Anwendungen wie der Gefahrenerkennung, der chemischen Erkennung, der Hygiene, der Biobildgebung, der Arzneimittelverabreichung, der Energieumwandlung und der Photokatalyse. Die photophysikalischen und chemischen Eigenschaften von CDs variieren drastisch durch die Anpassung ihrer Formen und Abmessungen und auch durch die Dotierung mit Heteroatomen wie Sauerstoff, Stickstoff, Phosphor, Schwefel und Bor. Darüber hinaus verschaffen CDs aufgrund ihrer Photostabilität, hohen Quantenausbeute, Biokompatibilität, geringen Toxizität, Wasserlöslichkeit, hohen Leitfähigkeit und Umweltverträglichkeit zusätzliche Vorteile gegenüber anderen allgemein bekannten Quantenpunkten (QDs) wie Graphem-Quantenpunkten (GQDs), Metalloxiden (ZnO, TiO2) und anorganischen QDs (ZnO-PbS, CdSe, CuInS/ZnS und CuInS/ZnS). Tatsächlich sind nichtkohlenstoffhaltige QDs im Vergleich zu CDs aufgrund ihrer gesundheitlichen und ökologischen Probleme in ihrem Anwendungsbereich sehr wenig unkompliziert. CDs können sowohl aus natürlichen als auch aus synthetischen natürlichen Vorläufern hergestellt werden. Synthetische Verfahren, die in diesem Zusammenhang häufig eingesetzt werden, sind Mikrowellenbestrahlung, wässrige Behandlungen, Ultraschall, Laserabtragung, elektrochemische Verfahren, runde Partikelfreisetzung und Pyrolyse. Diese kurze Überprüfung konzentrierte sich speziell auf die technischen Verfahren von CDs und ihre breite Anwendung in den Natur- und angewandten Wissenschaften.