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碳点具有独特的物理化学性质,而非金属掺杂的碳点在增强本征性能的同时具有良好的生物相容性和低毒性,在生物上具有广阔的应用前景。全球由于受到细菌感染、耐药性等严峻问题影响,这一方面的研究显得更为重要。本论文从非金属掺杂碳点的简易制备和性质探索出发,研究其与细菌的相互作用,扩展了非金属掺杂碳点在细菌领域的应用。本论文的主要工作内容如下:1、以酵母浸膏粉为原料,一步水热碳化得到氮磷硫共掺杂的碳点(NPSCDs)。这种碳点表现出明亮的蓝白色荧光、良好的荧光稳定性、生物相容性和低毒性。此外,NPSCDs的荧光强度在30℃到90℃的温度范围内线性变化:当温度升高时荧光强度减弱,反之亦然。更重要的是,NPSCDs可以选择性地染色死细菌,说明了这种碳点可以作为荧光染料鉴别细菌活性。基于以上性质,NPSCDs可以用作一种新型的荧光染料实时监测细菌的状态。2、通过简便的水热法合成得到氮磷共掺杂的碳点(NPCDs)。这种碳点具有明亮的蓝白色荧光、丰富的表面官能团、良好的荧光稳定性和生物相容性。NPCDs表面的负电荷可以通过改变反应物的前驱体来调节,负电荷的数值和掺杂氮原子含量之间的关系可以解释为表面电子云密度的改变和氢键共同作用的结果。此外由于细菌细胞壁也同样带有负电荷,因此NPCDs不能进入活细菌,但能使死细菌染色。带有较少负电荷的碳点由于较弱的静电排斥作用不能准确的标记出所有死细菌,但带有较多负电荷的碳点则能准确给出细菌的死亡率,其结果可以媲美传统的平板计数法,而且耗费的时间也更少。3、从香烟烟雾中提取一种新型碳点(CDs)。这种碳点具有较低的体内和体外毒性,并且展现出广谱抗菌的性能,包括对抗多种耐药细菌。这种抗菌能力源自于CDs能够使细菌的DNA双螺旋结构解旋。此外,CDs在辣根过氧化物酶和过氧化氢存在的条件下,能够在7天内降解成小颗粒和有机碎片,在此期间CDs可以在早期发挥有效的抗生素作用,而在后期逐渐降解并最终通过新陈代谢排出体外。