手性碳量子點(diǎn)的研究進(jìn)展*

凡新剛，楊莉花，孫 偉，蔣 麗，覃愛苗

(1.桂林理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，有色金屬及材料加工新技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣西 桂林 541004；2.桂林理工大學(xué) 理學(xué)院，廣西 桂林 541004)

0 引 言

手性是指與其鏡像不相同且不能相互重合。手性材料最初的研究集中在手性的有機(jī)分子上，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的手性分子被發(fā)現(xiàn)、提取和分離出來，而且它們在化學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的研究發(fā)揮越來越重要的作用[1-4]，其中，在檢測、催化、生物醫(yī)藥等方面的應(yīng)用最多[5-7]。目前，手性在分子水平上的研究較為成熟，但手性分子的抗光漂白性較差。手性納米材料的出現(xiàn)彌補(bǔ)了這方面的不足，早期的手性納米材料主要包括手性半導(dǎo)體納米顆粒和手性金屬納米顆粒[8-9]，其具有較好的穩(wěn)定性，但是存在較高的細(xì)胞毒性和昂貴的原料價(jià)格。相比早期的手性納米材料，手性碳量子點(diǎn)的原料價(jià)格低廉且細(xì)胞毒性低。碳量子點(diǎn)是一種新型的零維碳基材料，具有很多優(yōu)點(diǎn)，如熒光性能好、抗光漂白、生物相容性好和毒性低等[10-12]，因此，碳量子點(diǎn)是一種環(huán)境友好型材料[13-14]。將手性分子連接在碳量子點(diǎn)上不僅使其具備手性特征，而且拓展了碳量子點(diǎn)的應(yīng)用方向，尤其是在手性識別、不對稱催化和手性檢測等方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值[15-18]。因此，本文主要綜述了手性碳量子點(diǎn)的發(fā)展歷程、合成方法和應(yīng)用研究等方面，并對其所面臨的問題及挑戰(zhàn)進(jìn)行簡要分析，并且對其發(fā)展及應(yīng)用前景進(jìn)行了展望。

1 手性碳量子點(diǎn)的發(fā)展

手性廣泛存在于自然界中，早期，手性的研究主要集中在分子領(lǐng)域。2000年，Whetten等[19]最初發(fā)現(xiàn)谷胱甘肽納米團(tuán)簇具有很強(qiáng)的旋光性，進(jìn)一步證實(shí)了手性納米結(jié)構(gòu)的存在。從此，手性的研究不再局限于分子水平。研究初期，手性半導(dǎo)體量子點(diǎn)的研究較多；2011年，Li等[20]將L/D-谷胱甘肽包裹在CdTe量子點(diǎn)上，探究了手性半導(dǎo)體量子點(diǎn)對細(xì)胞毒性的影響。研究發(fā)現(xiàn)，用D-谷胱甘肽修飾的CdTe量子點(diǎn)毒性更小。2015年，Tedsana等[21]使用L-半胱氨酸作為手性源，合成了手性硫化鎘量子點(diǎn)，并將手性硫化鎘量子點(diǎn)應(yīng)用到圓二色傳感器上，成功應(yīng)用于檢測重金屬離子，這是首次將手性量子點(diǎn)作為圓二色傳感器應(yīng)用于檢測重金屬離子。2017年，Gao等[22]通過一鍋法，合成了水溶性的手性L-NAC-CdSe/CdS量子點(diǎn)，并且構(gòu)建熒光檢測器，成功檢測出L-酪氨酸和 D-酪氨酸。手性半導(dǎo)體量子點(diǎn)，雖然能應(yīng)用在手性識別和手性檢測等方面，但其成分中存在一些有毒元素(如Cd、Hg等)，這就限制了其應(yīng)用發(fā)展。因此，研發(fā)無毒、生物相容性好的手性量子點(diǎn)具有重要意義。

2004年，Xu等[23]用電弧放電法制備單壁碳納米管，在用電泳法純化產(chǎn)物的過程中，首次發(fā)現(xiàn)了可以放出明亮熒光的碳量子點(diǎn)。因碳量子點(diǎn)具有低毒性、優(yōu)異的熒光特性，而開始受到廣泛關(guān)注。隨著對碳量子點(diǎn)的深入研究，發(fā)現(xiàn)將手性分子修飾在碳量子點(diǎn)上，可以合成手性碳量子點(diǎn)。2016年，Suzuki等[24]首次合成了手性石墨烯量子點(diǎn)(L/D-GQDs)，通過L/D-半胱氨酸與石墨烯量子點(diǎn)表面的活性基團(tuán)共價(jià)結(jié)合，獲得了L/D-GQDs。通過在肝臟細(xì)胞分別添加L-GQD或D-GQDs進(jìn)行培養(yǎng)研究，發(fā)現(xiàn)石墨烯量子點(diǎn)的生物相容性和立體異構(gòu)體毒性存在顯著差異。2016年，Zhang等[25]將碳酸化檸檬酸和L-半胱氨酸(或D-半胱氨酸)通過水熱處理合成了手性碳量子點(diǎn)(L/D-CQDs)，CD光譜證明其手性存在，且通過電化學(xué)測試結(jié)果表明，L-CQDs和D-CQDs由于被手性分子包圍在電極表面，因此對一些小分子具有優(yōu)先氧化能力。電極表面的手性碳量子點(diǎn)可以提高電子的轉(zhuǎn)移能力，從而提高其識別能力。此外，手性碳量子點(diǎn)具有低毒性等優(yōu)勢，能夠很好的替代手性半導(dǎo)體量子點(diǎn)，有望成為綠色環(huán)保的功能性納米材料[26]。

2 手性碳量子點(diǎn)的合成方法

手性碳量子點(diǎn)主要由碳量子點(diǎn)與手性分子構(gòu)成，其表面具有很多活性基團(tuán)也可以進(jìn)一步功能化。手性碳量子點(diǎn)的合成按照合成步驟可分為一步法和二步法。一步法是采用非手性化合物和手性化合物或者直接用手性化合物作為碳源和手性源，通過“一鍋法”來合成手性碳量子點(diǎn)，其合成方法簡單，易于操作，但需要精確控制反應(yīng)條件繼承手性。二步法分兩步進(jìn)行，第一步用碳源合成碳量子點(diǎn)，第二步采用手性源對其進(jìn)行修飾合成具有手性的碳量子點(diǎn)。與一步法相比，二步法步驟相對復(fù)雜，但因二步法合成的碳量子點(diǎn)的碳化程度高，故手性碳量子點(diǎn)的合成成功幾率高，而且具有更高的量子產(chǎn)率和更好的穩(wěn)定性。手性碳量子點(diǎn)的合成按照其反應(yīng)類型可分為化學(xué)氧化法、熱解法、水熱法、微波輔助法、電化學(xué)法及手性自組裝等[27]。本文主要對化學(xué)氧化法、熱解法、水熱法等方法進(jìn)行了介紹。

2.1 化學(xué)氧化法

化學(xué)氧化法是將大尺寸的碳材料如碳棒、碳纖維、石墨粉、碳黑等作為碳源通過物理或化學(xué)的方法氧化或剝離出尺寸較小的碳量子點(diǎn)，然后再用手性分子進(jìn)行修飾。Vázquez-Nakagawa等[28]先用酸剝離和氧化石墨，然后采用純R/S-2-苯基-1-丙醇進(jìn)行反應(yīng)，最后透析純化制備出手性碳量子點(diǎn)(如圖1所示)。Suzuki等[24]將微米級瀝青基碳纖維經(jīng)過化學(xué)氧化和切割得到石墨烯量子點(diǎn)，然后將L/D-半胱氨酸連接到量子點(diǎn)的表面得到手性石墨烯量子點(diǎn)(如圖2所示)。

圖1 以石墨和R/S-2-苯基-1-丙醇合成的手性 CQDs[28]

圖2 以碳纖維和L/D-Cys為原料合成的 L/D-GQDs[24]

2.2 熱解法

熱解法是先將碳源在高溫條件下碳化，然后再添加手性源來合成手性碳量子點(diǎn)。Li等[29]將檸檬酸作為碳源，先形成碳核，然后添加L-半胱氨酸進(jìn)行修飾，最終合成L-CQDs，添加手性源后其量子產(chǎn)率大幅度提高(如圖3(a)所示)。Yuan等[30]同樣采用檸檬酸作為碳源，手性源采用L/D-青霉胺(D/L-Pen)，第一步碳化后獲得碳量子點(diǎn)的量子產(chǎn)率為4.8%，第二步加入L/D-Pen得到L/D-CQDs的量子產(chǎn)率分別達(dá)到了49.2%和52.7%(如圖3(b)所示)，因此通過與手性配體的結(jié)合后可以提高量子產(chǎn)率。在熱解法合成手性碳量子點(diǎn)中，常添加EDC/NHS催化劑來促進(jìn)手性配體與碳量子點(diǎn)的連接。Askari等[31]先用檸檬酸制備碳量子點(diǎn)，在EDC/NHS催化劑存在下將L/D-半胱氨酸耦聯(lián)到碳量子點(diǎn)上，合成了L/D-CQDs。Copur等[32]用檸檬酸和乙二胺 為原料，合成了摻氮碳量子點(diǎn)；在EDC/NHS催化下加入L-半胱氨酸合成了L-CQDs(如圖3(c)所示)。

圖3 (a)以檸檬酸為碳源，L-半胱氨酸為手性源合成手性碳量子點(diǎn)[29]，(b)以檸檬酸和D/L-青霉素為原料合成[30]，(c)以檸檬酸和乙烯胺合成摻氮的碳點(diǎn)與L-半胱氨酸合成手性碳量子點(diǎn)[32]，(d)以檸檬酸和L/D-酪氨酸為原料合成手性碳量子點(diǎn)[33]

手性碳量子點(diǎn)在合成過程中，適宜的溫度對于手性分子成功修飾到碳量子點(diǎn)上至關(guān)重要，甚至可能會產(chǎn)生手性反轉(zhuǎn)或消失。Zhang等[33]將檸檬酸在200 ℃碳化30 min，然后再用D/L-酪氨酸和碳化的碳核分別在120、180 ℃下反應(yīng)30 min，發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)反應(yīng)溫度可以有效控制它們的手性，實(shí)現(xiàn)了手性轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化(如圖3(d)所示)。Rao等[34]分別用手性分子酒石酸和非手性分子檸檬酸作為碳源合成碳核，然后用L/D-青霉胺做手性源合成L/D-CQDs。在第一步兩種分子都能合成碳量子點(diǎn)，然而在第二步加入手性源過程中，其碳化溫度需要低于手性源的熔點(diǎn)，才能繼承手性分子的手性。

2.3 水熱法

水熱法是以水作為溶劑，在高壓反應(yīng)釜中經(jīng)過高溫反應(yīng)來合成手性碳量子點(diǎn)。采用水熱法合成碳量子點(diǎn)，一般采用的合成原料有3種：手性分子、非手性材料和手性分子、纖維素納米晶體。

第一種采用手性化合物合成手性碳量子點(diǎn)，手性源能同時(shí)充當(dāng)碳源和手性源兩個(gè)角色。Hu等[35]采用水熱法，以L/D-半胱氨酸為原料，在120 ℃下，以氫氧化鈉為活性劑，反應(yīng)16 h，合成了手性碳量子點(diǎn)(如圖4(a)所示)。Arad 等[36]以 L/D-賴氨酸為手性源和碳源，在170 ℃反應(yīng)3 h成功制備手性碳量子點(diǎn)。Li等[37]通過水熱法處理L/D半胱氨酸，在60 ℃不隔絕空氣的條件下，合成了氮硫摻雜的手性碳量子點(diǎn)(如圖4(b)所示)，該實(shí)驗(yàn)也表明了在高溫下以半胱氨酸為穩(wěn)定劑來合成納米材料是不可行的。

圖4 (a)D/L-半胱氨酸水熱法合成手性CQDs[35],(b)手性半胱氨酸水熱處理合成手性CQDs[37],(c)檸檬酸、尿素和D/L-半胱氨酸合成手性CQDs[39],(d)在CNC表面上合成手性CQDs的過程[41]

第二種是以非手性含碳化合物為碳源和手性分子為手性源進(jìn)行合成手性碳量子點(diǎn)。這種方法相比于第一種方法，在合成過程中碳源和手性源都能進(jìn)行碳化，增強(qiáng)了手性碳量子點(diǎn)的熒光性能。Zhang等[38]將檸檬酸和L/D-半胱氨酸在聚四氟乙烯高壓釜中，在180 ℃下反應(yīng)1.5 h合成了L/D-CQDs，經(jīng)過CD光譜測試顯示其旋光性符號相反且對稱，是一對對映異構(gòu)體。Arefina等[39]將檸檬酸、尿素和L/D-半胱氨酸混合在超純水中，在180 ℃的烤箱中加熱1 h 碳化合成了手性碳量子點(diǎn)(如圖4(c)所示)。Gao等[40]用檸檬酸和L-天冬氨酸利用水熱法在200 ℃反應(yīng)4 h合成了手性碳量子點(diǎn)，并發(fā)現(xiàn)了手性碳點(diǎn)的熒光可被Sn2+猝滅，而且會被L-天冬氨酸恢復(fù)，因此可作為檢測Sn2+的熒光探針。

第三種是從天然物質(zhì)中提取的纖維素納米晶體作為合成手性碳量子點(diǎn)的原料。Chekini等[41]以纖維素納米晶體作為碳源和手性底物，在回流條件下直接水熱合成摻氮的手性碳量子點(diǎn)(如圖4(d)所示)，研究也表明其手性不是由纖維素納米晶體表面的幾何排列引起的，而是繼承了纖維素納米晶體表面葡萄糖分子的手性。

2.4 微波輔助法

微波輔助法利用微波加熱的方法來合成手性碳量子點(diǎn)，微波輔助法通過穿透輻射加熱，加熱迅速，可大大縮短反應(yīng)時(shí)間。Arshad等[42]將苯醌和L/D-半胱氨酸在乙醇中通過微波法，合成了氮硫共摻雜手性CQDs。Vulugundam等[43]以蔗糖和手性配體金雀花堿，用微波爐在1 200 W的功率下加熱10 min，得到手性碳量子點(diǎn)，CD光譜表明了其手性的存在。Ostadhossein等[44]首次報(bào)道了環(huán)狀氨基酸在碳量子點(diǎn)表面可以發(fā)生手性反轉(zhuǎn)。其采用蔗糖水溶液在微波爐中加熱10 min獲得碳量子點(diǎn)，在室溫下使用EDC/NHS催化劑在碳量子點(diǎn)表面引入多種氨基酸，這不僅可以讓碳量子點(diǎn)保持手性，而且采用環(huán)狀α-氨基酸修飾時(shí)其手性可以發(fā)生反轉(zhuǎn)。

2.5 電化學(xué)法

電化學(xué)法是在電解液中加入手性源，通過控制電極兩端的電壓，使電極兩端在電解液中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，改變電流強(qiáng)度和電解時(shí)間，從而合成手性碳量子點(diǎn)。Zhang等[45]用電化學(xué)的方法，將L/D-谷氨酸作為原料，在堿性水溶液中電化學(xué)聚合制備了手性碳量子點(diǎn)，通過控制反應(yīng)的時(shí)間可以調(diào)節(jié)其的旋光性。Hu等[46]以兩根石墨棒為陰極和陽極，將L/D-半胱氨酸溶解在氫氧化鈉溶液中，以電化學(xué)法來合成手性碳量子點(diǎn)。

2.6 手性自組裝

手性組裝也是合成手性碳量子點(diǎn)的一種方法，一般是先合成碳量子點(diǎn)，然后再以具有手性的納米材料為模板進(jìn)行組裝。Lizundia等[47]以D-葡萄糖和三聚氰胺為原料，合成了氮摻雜碳量子點(diǎn)，通過蒸發(fā)誘導(dǎo)自組裝(EISA)將與纖維素納米晶體(CNCs)進(jìn)行共組裝，制備了具有隨機(jī)分布納米粒子的新型手性向列復(fù)合材料。Xiong等[48]通過碳量子點(diǎn)來修飾纖維素納米晶體得到具有手性結(jié)構(gòu)的熒光材料，其中合成成分和天然成分非均相的相互作用能促進(jìn)這種組裝，得到相應(yīng)的手性發(fā)光納米粒子。這種雜化納米結(jié)構(gòu)可以自組織成熒光手性液晶相，并在柔性固體CNC薄膜中保持這種手性形態(tài)，得到的薄膜具體一種熒光指紋特征，使得手性熒光與光子行為的結(jié)合，在生物光學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

3 手性碳量子點(diǎn)的應(yīng)用

在手性碳量子點(diǎn)中不同手性分子能影響碳量子點(diǎn)的功能，在生物醫(yī)藥、手性催化、手性識別、離子檢測等方面具有巨大的應(yīng)用前景。

3.1 生物醫(yī)藥

手性碳量子點(diǎn)具有低毒性、良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，在生物醫(yī)藥方面具有廣闊的應(yīng)用前景。Li等[29]通過L-半胱氨酸修飾的碳量子點(diǎn)靶向高爾基體，可得到高爾基體的原位成像，由此可利用手性碳量子點(diǎn)來觀察高爾基體的變化，為高爾基體病變的早期發(fā)現(xiàn)和治療提供一種診療方法。Yuan等[30]用檸檬酸和L/D-青霉胺(L/D-Pen)經(jīng)兩步熱解得到發(fā)射藍(lán)光的手性碳量子點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)，D-Pen包裹CQDs比L-Pen包裹CQDs的毒性要低，并且他們都能特異性的標(biāo)記高爾基體(如圖5所示)，這提供了一種通過實(shí)時(shí)監(jiān)測高爾基體形態(tài)來追蹤細(xì)胞狀態(tài)的新方法。Malishev等[49]采用水熱法制備的手性 CQDs，能抑制淀粉樣蛋白-42(Aβ42)的纖維性顫動(dòng)，采用CD 光譜研究了在Aβ42中加入 L/D-CQDs 前后的二級結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，L-CQDs抑制Aβ42構(gòu)象的轉(zhuǎn)變效果比D-CQDs明顯，且細(xì)胞毒性更小。這項(xiàng)研究首次證明手性 CQDs 可直接調(diào)節(jié) Aβ42 的聚集過程和腦纖維形態(tài)，并為治療阿爾茨海默病開辟新的治療途徑。

圖5 D-Pen-CDS和高爾基追蹤器處理Hep-2細(xì)胞的共聚焦顯微鏡圖像[30]

3.2 手性催化

酶是高效的生物催化劑，具有特異性和高效性，但是它們的催化活性往往很難調(diào)節(jié)，手性碳量子點(diǎn)可以調(diào)節(jié)其催化活性，從而影響其催化性能。Zhang等[45]合成的L-CQDs和D-CQDs對麥芽糖酶顯示出不同的抑制率(分別為15.5%和54.7%)，因此開發(fā)了手性碳量子點(diǎn)作為降糖藥物來控制血糖的新應(yīng)用。Hu等[46]首次證明了手性碳量子點(diǎn)能夠調(diào)節(jié)漆酶的催化活性(如圖6所示)；其中，L-CQDs可以增強(qiáng)漆酶的活性，其活性可提高至20.2%，而D-CQDs具有抑制的作用，其抑制作用能達(dá)到10.4%，這個(gè)發(fā)現(xiàn)，拓寬了手性碳量子點(diǎn)在調(diào)控酶活性方面的應(yīng)用。納米酶(模擬酶活性的納米材料)具有儲存時(shí)間長、容易修飾和成本低等優(yōu)勢，成為最有前途的天然酶的替代品[50-51]。Li等[52]以L/D半胱氨酸為手性源合成的手性碳量子點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)其能夠模擬出拓?fù)洚悩?gòu)酶I的功能，能夠?qū)τ尺x擇性地介導(dǎo)超螺旋DNA的拓?fù)渲嘏?。與L-CQDs相比，D-CQDs能更有效地催化質(zhì)粒DNA從超螺旋構(gòu)型到有切口的圓形結(jié)構(gòu)的拓?fù)滢D(zhuǎn)變。雖然手性碳量子點(diǎn)在功能性方面沒有天然酶全面，但在替代天然酶方面有巨大的應(yīng)用潛力。

圖6 手性碳量子點(diǎn)的評估及其對漆酶活性調(diào)節(jié)的示意圖[46]

3.3 手性識別

手性碳量子點(diǎn)的熒光性能可以進(jìn)行手性識別。Copur等[32]用合成的手性碳量子點(diǎn)去檢測L/D-賴氨酸，當(dāng)在L/D-CQDs溶液的納米紙基(NPs)中加入D-賴氨酸時(shí)其熒光強(qiáng)度沒有變化，而加入L-賴氨酸時(shí)其熒光強(qiáng)度會增強(qiáng)，可以通過其熒光強(qiáng)度的強(qiáng)弱變化來識別L-賴氨酸。Song等[53]通過以檸檬酸為碳源，L-半胱氨酸為手性源，合成了L-CQDs，通過對多種手性氨基酸進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)，當(dāng)L-異亮氨酸加入到手性碳量子點(diǎn)中，其熒光強(qiáng)度會升高，加入其他種類的手性氨基酸時(shí)，其熒光強(qiáng)度沒有變化，因此，L-CQDs可以實(shí)現(xiàn)對L-異亮氨酸的特異性識別(如圖7所示)。Huo等[54]將碳量子點(diǎn)包裹到手性銪(D-Cam)配位框架中，制備出新型手性熒光雜化探針，該探針使用便捷、操作簡單，可以識別出L-苯丙氨酸。

圖7 (a)在手性碳量子點(diǎn)中加入不同種類L/D-氨基酸后的熒光強(qiáng)度比,(b)加入L/D-異亮氨酸后熒光強(qiáng)度[53]

手性碳量子點(diǎn)還可修飾到電極上，通過電化學(xué)方法來識別相關(guān)的對映異構(gòu)體。Hou等[55]報(bào)道了在鎳箔上電沉積手性碳量子點(diǎn)和金屬有機(jī)骨架(MOF)，構(gòu)建了MOF@CQDs/NIF電極，通過循環(huán)伏安法來對溶液中酪氨酸進(jìn)行識別，發(fā)現(xiàn)其峰電流和酪氨酸呈線性關(guān)系，因此可以定量的檢測酪氨酸。Liu等[56]將手性碳量子點(diǎn)連接到金屬有機(jī)骨架上，在銅萡表面生長，構(gòu)建電極(C-dots@MOF/CuF)，手性碳量子點(diǎn)可識別對映異構(gòu)體，MOF骨架作為相容的多孔載體，二者的結(jié)合來構(gòu)建電化學(xué)傳感平臺，發(fā)現(xiàn)L/D-青霉胺的濃度和峰電流有良好的線性關(guān)系，該方法實(shí)現(xiàn)了對青霉胺的手性識別。

3.4 離子檢測

不同的離子對手性碳量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度有不同的響應(yīng)，因此，可以通過熒光強(qiáng)度的變化來檢測相應(yīng)的離子。Gao等[40]以檸檬酸和L-天冬氨酸為原料合成L-CQDs，其熒光能被Sn2+猝滅，并能被L-賴氨酸恢復(fù)，L-CQDs可用來檢測Sn2+和L-賴氨酸。Sun等[57]將碳量子點(diǎn)引入到含有低分子表面活性劑和凝膠劑的兩種經(jīng)典膠體體系中，構(gòu)建熒光囊泡和手性水凝膠，通過增加脫氧膽酸鈉的濃度和添加三肽制備了手性水凝膠，將水凝膠涂在硅膠板上，風(fēng)干后，可以檢測水溶液中的Cu2+離子(如圖8所示)。

圖8 使用涂有含有100 mmol的水凝膠的硅膠板目視檢測Cu2+離子[57]

3.5 其他應(yīng)用

手性碳量子點(diǎn)和其他材料進(jìn)行復(fù)合得到功能材料，這樣不僅能夠保持手性的特性，也能夠發(fā)揮材料自身性能的優(yōu)勢。Liu等[58]以手性碳量子點(diǎn)作手性模板，誘導(dǎo)卟啉形成手性超分子組裝體，證明了卟啉可以通過靜電組裝與碳量子點(diǎn)相互作用，形成超分子卟啉碳量子點(diǎn)雜化物(如圖9(a)所示)；手性碳點(diǎn)-卟啉復(fù)合材料可制備傳感器，用來區(qū)分不同手性底物。Zhou等[59]將手性碳量子點(diǎn)與手性凝膠劑N，N′-(十八烷基)-D-氨基谷氨酸二胺共混，制備了復(fù)合凝膠體系(如圖9(b)所示)，研究結(jié)果表明在手性碳量子點(diǎn)引入凝膠后，不僅可實(shí)現(xiàn)對凝膠的手性調(diào)節(jié)，而且其熒光效率和熒光強(qiáng)度都得到增強(qiáng)。這種基于手性碳點(diǎn)的復(fù)合功能材料的發(fā)展具有廣闊的前景。

圖9 (a)以D/L-半胱氨酸合成手性碳點(diǎn)[58]，(b)L-Glu-CDs摻雜到可匹配的手性凝膠劑[59]

4 結(jié) 語

手性碳量子點(diǎn)擁有對環(huán)境友好、成本低、生物相容性好等特性，在應(yīng)用方面也取得了相應(yīng)進(jìn)展，但在后續(xù)的研究中可能存在以下一些問題和挑戰(zhàn)。(1)在手性碳量子點(diǎn)方面的研究還是一個(gè)初級階段，缺乏完整的理論體系，其合成的機(jī)理問題尚沒有很好的解釋。(2)對于合成手性碳量子點(diǎn)的手性源的來源比較單一，基本都是一些氨基酸類的物質(zhì)，對其他手性源的探討比較少，量子產(chǎn)率也需要進(jìn)一步提高。(3)手性碳量子點(diǎn)的和其他材料形成的復(fù)合功能材料有待開發(fā)，目前這種功能性的材料是比較少的，能夠成功應(yīng)用到的更是鳳毛麟角，與手性碳量子點(diǎn)相結(jié)合的多功能新型復(fù)合材料的研發(fā)，具有廣闊的發(fā)展前景，也是當(dāng)今需要關(guān)注的熱點(diǎn)。因此，在手性碳量子點(diǎn)的合成過程中，需要管控溫度、時(shí)間等關(guān)鍵因素，形成成熟的理論體系，完善其合成工藝，挖掘其應(yīng)用價(jià)值，這樣才能將手性碳量子點(diǎn)快速、有效地應(yīng)用到實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中。