癌症是当前严重威胁人类健康和生命的重大疾病，开发低毒高效、多功能纳米光诊疗剂用于癌症的早期诊断和治疗是目前国际纳米生物医药领域中的重要研究方向之一。近日，理化所光化学转换与功能材料院重点实验室在碳点光诊疗剂研究方面取得了新的进展。
研究人员以聚噻吩脂肪酸衍生物为碳源制备了表面带负电的低毒、水溶性碳点。研究发现，此类负电碳点具有集荧光、光声、光热成像和光热治疗四功能于一体（Four-in-One）的特性，可实现光激发下对肿瘤的诊断和治疗，从而拓宽了碳点在纳米生物医学领域中的应用（图1a），该成果已发表在Advanced Materials（2015，DOI； 10.1002/adma.201500323）上。
该实验室研究人员自2012年起，即利用“功能前驱体结构控制合成”方法结合水热碳化技术，制备了多种具有不同吸收波长（350-750 nm）、最大发射波长在可见与近红外区域（400-700 nm）的水溶性碳点（图1b），为可控制备波长可调碳点提供了一种新思路，并进一步拓展了碳点的应用领域。其中，研究人员以功能前驱物聚噻吩季铵盐衍生物为碳源，制备了表面带有正电荷的水溶性近红外发光碳点，该碳点在光照下可通过多重态敏化机制高效产生活性氧（1O2）（Nature Communication, 2014, 5, 4596. DOI: 10.1038/ncomms5596）（图2）。这种性能独特的碳点不仅能够用于光动力治疗肿瘤、杀灭细菌， 而且在可见光催化及光电子等领域也展现出重要应用前景。此外，研究人员也进一步考察了光敏化机制，以及表面态对所制备的不同碳点发光、光动力、光热等性质的影响。
以上相关研究工作得到了中国科学院重点部署项目、国家自然科学基金委的大力支持。
图1. （a）“Four-in-One” 多功能碳点光诊疗剂用于肿瘤的诊断和治疗示意图
（b）最大发射在可见到近红外区域的几种水溶性碳点
图2. 碳点高效产生单重态氧的多重敏化机制示意图
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