Nanodots de carbone comme nanocapteurs bimode pour la détection sélective du peroxyde d'hydrogène

Contexte

Les nanopoints de carbone fluorescents (CD) ont suscité une attention de recherche approfondie pour leurs propriétés physico-chimiques uniques comme une bonne biocompatibilité, une faible toxicité, une photoluminescence accordable (PL) et un rendement quantique élevé. En raison des caractères ci-dessus, les CD ont trouvé des applications potentielles dans une variété de domaines, y compris, mais sans s'y limiter, la bio-imagerie, les biocapteurs et les dispositifs électroluminescents [1,2,3,4,5,6,7,8,9]. De plus, en raison de leur capacité de conversion ascendante et descendante, de l'absence de clignotement optique et de la photostabilité élevée par rapport aux colorants organiques ou aux points quantiques semi-conducteurs (QD), les CD sont plus adaptés aux applications dans les nanocapteurs fluorescents par augmentation ou extinction de fluorescence [10 ,11,12,13,14,15,16,17,18,19].

Peroxyde d'hydrogène (H₂ O₂ ) est un type d'oxydant commun, qui est toujours utilisé comme désinfectant médical pour la capacité de stérilisation. En plus, H₂ O₂ est également un produit important de réactions enzymatiques à base d'oxydase, telles que la réaction glucose/glucose oxydase (GOD). Par conséquent, la stratégie de détection par le sondage de H₂ O₂ peut être utilisé comme une approche prometteuse pour la détection des glucides et de leurs oxydases. Pour cette raison, la détection de H₂ O₂ peut être utilisé pour surveiller les maladies liées au métabolisme des glucides, telles que le diabète. Actuellement, bien que divers capteurs de glucose basés sur la détermination de H₂ O₂ ont été développés en utilisant une variété de méthodes analytiques, les systèmes de capteurs précédemment rapportés sont principalement basés sur un seul signal tel que le changement conductométrique, fluorométrique ou colorimétrique [20,21,22]. Récemment, les progrès de la nanotechnologie, en particulier dans les nanoparticules fluorescentes telles que les QD semi-conducteurs et les nanoparticules émergentes à base de carbone ont donné naissance à un nouveau H₂ O₂ nanocapteurs. Lu et al. développé un type de microhybrides à double émission (DEMB) en combinant des QD CdTe et de la rhodamine pour la détection par fluorescence ratiométrique du glucose en surveillant la génération de H₂ O₂ [20]. Zhang et al. ont signalé un nanocapteur fluorescent qui a montré une réponse sélective et sensible à H₂ O₂ par l'extinction de la fluorescence des CD [21, 22]. Cependant, ces travaux ont inévitablement entraîné les défauts intrinsèques des QD à base de semi-conducteurs avec des composants chimiques coûteux et une pollution par les métaux lourds. De plus, les nanocapteurs basés sur la lecture d'un seul signal, que ce soit l'extinction de la fluorescence ou le changement de couleur, peuvent avoir une mauvaise stabilité d'essai en raison des fluctuations des facteurs environnementaux et des erreurs de fonctionnement expérimentales. Compte tenu des considérations ci-dessus, nous souhaitons développer une nouvelle classe de CD fluorescents, dont la fluorescence et la couleur de la solution sont très sensibles au changement des concentrations de H₂ O₂ . Ainsi, un nanocapteur bimode basé sur ces CD peut être réalisé pour détecter de manière distincte et sensible le H₂ O₂ en inspectant simultanément les changements fluorométriques et colorimétriques de la solution CD, ce qui est bénéfique à la réalisation de la détection à l'œil nu du H₂ O₂ .

Dans cette étude, nous avons développé une méthode facile et pratique pour synthétiser un nouveau type de CD, qui présente une couleur de solution rouge foncé sous la lumière visible et une double émission fluorescente sous une lampe UV de 365 nm (émission de fluorescence bleue et verte). Les CD sont simplement synthétisés par une méthode solvothermique avec de l'acide citrique, de l'urée et du N ,N -diméthylformamide (DMF) comme source de carbone, source d'azote et solvant de réaction, respectivement. La fluorescence et la couleur de la solution sont très sensibles aux changements de concentrations de H₂ O₂ . Ainsi, un nanocapteur bimode basé sur ces CD peut être réalisé pour détecter de manière distincte et sensible le H₂ O₂ en inspectant simultanément les changements fluorométriques et colorimétriques de la solution CD, ce qui est bénéfique à la réalisation de la détection à l'œil nu du H₂ O₂ . Sans l'introduction d'un instrument coûteux, un nanocapteur bimode basé sur ces CD a été mis en place. Ce système de détection peut efficacement éviter les erreurs de fonctionnement potentielles et améliorer considérablement la fiabilité de la mesure. De plus, les nanocapteurs à base de CD sont prometteurs dans l'application de la détection de la glycémie à la fois in vivo et in vitro en raison de leur bonne biocompatibilité et de leur haute solubilité dans l'eau.

Méthodes

Synthèse de CD

Les CD ont été préparés en utilisant une méthode solvothermique avec de l'acide citrique comme source de carbone, de l'urée comme source d'azote et du DMF comme co-réactif. Dans une expérience typique, de l'acide citrique (1 g) et de l'urée (2 g) ont été dissous dans 10 mL de DMF. La solution a ensuite été transférée dans un autoclave revêtu de poly(tétrafluoroéthylène) de 25 ml et chauffée à 160 °C pendant 4 h. Après la réaction, l'autoclave a été naturellement refroidi à température ambiante. Une solution rouge foncé a été obtenue. Les CD ont été précipités en ajoutant 5 mL de solution réactionnelle dans 25 mL d'éthanol abondant et centrifugés à 7 500 tr/min pendant 30 min. Ensuite, la précipitation a été dialysée pour obtenir des CD purs. Les CD tels que préparés ont été collectés et séchés dans une étuve de séchage sous vide à 60 °C et sous <1 Pa pendant 12 h. Ensuite, les CD ont été redissous dans de l'eau déminéralisée pour former 0,75 mg mL ⁻¹ Solution CD pour des recherches plus poussées. Et le H₂ suivant O₂ -les CD traités ont été collectés et séchés avec la même méthode pour la caractérisation de la morphologie de surface et des propriétés structurelles.

Mesures

La morphologie de surface des CD a été caractérisée par un microscope électronique à transmission à haute résolution (HRTEM, JEOL JSM-IT100). Les propriétés structurelles des CD ont été réalisées par un diffractomètre à rayons X (XRD, PA National X'Pert Pro) et un spectromètre micro-Raman (Renishaw RM 2000). Les spectres d'absorption des CD ont été mesurés sur un spectrophotomètre Hitachi U-3900 UV-Vis-NIR. Les spectres de fluorescence des CD ont été mesurés par un spectrophotomètre (Hitachi F-7000). Le rendement quantique de fluorescence des CD a été obtenu par le spectromètre Horiba FL-322 avec une sphère d'intégration calibrée. Les courbes de décroissance de la fluorescence des CD ont également été mesurées par Horiba FL-322 à l'aide d'une NanoLED de 405 nm surveillant l'émission à 450 et 500 nm, respectivement. Le spectre infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) des CD a été enregistré sur un spectromètre Bio-Rad Excalibur (Bruker Vector 22). La spectroscopie photoélectronique à rayons X (XPS) a été enregistrée sur un spectromètre photoélectronique à rayons X ESCALAB MK II en utilisant Mg comme source d'excitation.

Mise en place des nanocapteurs CD

Pour la détection du H₂ O₂ , les spectres de fluorescence et d'absorption des CD en présence de H₂ O₂ ont été examinés dans du tampon PBS (pH = 7,4, à 25°C). Dans une expérience typique, une quantité différente de H₂ O₂ a d'abord été mélangé avec de l'eau distillée, puis 20 μL 0,75 mg mL ⁻¹ La solution CD a été injectée dans 4 mL de H₂ O₂ solution avec différentes concentrations (0, 0,05, 0,1, 0,15, 0,25, 0,5, 1,0 et 2,0 M). Ensuite, des photographies, des spectres de fluorescence et d'absorption ont été pris après l'ajout des CD dans le H₂ O₂ solution.

La sélectivité des nanocapteurs à base de CD a également été évaluée. La solution CD (20 μL, 3,75 μg mL ⁻¹ ) a été mélangé avec différents types de cations et d'oxydants (4 mL, 0,1 M), puis la solution a été agitée pendant 1 min. Enfin, les spectres d'absorption UV-Vis et de fluorescence de la solution ont été enregistrés après l'ajout des CD dans le H₂ O₂ solution.

Résultats et discussion

Caractérisation des CD

La morphologie des CD telles que préparées a été mesurée au microscope électronique à transmission (MET). Comme le montre la figure 1a, les CD sont bien dispersés avec une plage de tailles uniforme de 2,5 à 6,5 nm et un diamètre moyen d'environ 5 nm (Fichier supplémentaire 1 :figure S1b). De plus, l'image HRTEM (encadré de la Fig. 1a) montre les franges de diffraction autour de 0,21 nm ce qui concorde avec le (100) du graphite. Les motifs XRD des CD illustrés à la figure 1b présentent un large pic à environ 23,4 °, ce qui correspond aux atomes de carbone hautement désordonnés avec une structure de carbone semblable au graphite. Les spectres Raman des CD (Fig. 1c) révèlent deux bandes :la bande D (à environ 1347 cm ⁻¹ , qui était due aux vibrations de sp ³ -carbone hybridé avec imperfection et désordre) et bande G (à environ 1577 cm ⁻¹ , qui était associé au E_2g modes de vibration de sp ² -carbone hybride dans une structure cristalline hexagonale bidimensionnelle). Les spectres FTIR des CD (Fig. 1d) présentent de larges bandes d'absorption des vibrations de O–H/N–H à 3100-3600 cm ⁻¹ , les vibrations d'étirement de C=O/C=C à environ 1690-1610 cm ⁻¹ et les vibrations d'étirement de N–O à environ 1350–1390 cm ⁻¹ . Les données ci-dessus indiquent qu'il peut y avoir des groupes fonctionnels à la surface des CD, et ces groupes fonctionnels peuvent jouer un rôle important dans la haute hydrophilie et la stabilité des CD en solution aqueuse.

un Image TEM des CD. Encarts montrer l'image HRTEM des CD. b Modèle XRD des CD. c Spectroscopie Raman des CD. d Spectroscopie FTIR des CD. e Variation de fluorescence des CD après ajout de 0,5 M H₂ O₂ . Encarts montrer des photos de CD avant (gauche ) et après (à droite ) en ajoutant le H₂ O₂ sous lumière UV. f Variation colorimétrique des CD après ajout de 0,5 M H₂ O₂ . Encarts montrer des photos de CD avant (gauche ) et après (à droite ) en ajoutant le H₂ O₂ à la lumière du jour

Le comportement fluorescent des nanocapteurs à base de CD vis-à-vis de H₂ O₂ a été mesurée dans les solutions aqueuses CD illustrées à la figure 1e. Sous une seule excitation de longueur d'onde à 365 nm, les solutions CD illustrent des spectres d'émission asymétriques, qui pourraient être ajustés par des bandes fluorescentes à double émission centrées à 450 et 500 nm, correspondant respectivement aux bandes fluorescentes bleues et vertes. Lorsque les solutions CD sont mélangées avec H₂ O₂ , l'intensité de la bande bleue démontre une diminution plus importante que celle de la verte. En conséquence, les émissions les plus fortes des CD passent de 450 à 500 nm à partir des résultats des matrices d'excitation-émission des CD après l'ajout du H₂ O₂ (Fichier supplémentaire 1 :Figure S2). En conséquence, la couleur de fluorescence des solutions CD passe du bleu au vert sous un éclairage de lampe UV de 365 nm (encadré de la Fig. 1e). De plus, les solutions CD subissent simultanément un changement colorimétrique du rouge foncé au vert après l'ajout du H₂ O₂ (encadré de la Fig. 1f). Ce changement de couleur peut être attribué à l'évolution de l'intensité des bandes d'absorption vers 555 et 595 nm provoquée par l'ajout de H₂ O₂ dans la solution CD (Fig. 1f). Pris ensemble, ces résultats confirment que les CD pourraient être utilisés comme nanocapteur bimode pour la détection de H₂ O₂ .

Mécanisme de détection

Pour étudier le mécanisme de détection, la morphologie et les propriétés de fluorescence des CD après l'ajout de H₂ O₂ ont également été caractérisés. Comme illustré dans le Fichier complémentaire 1 :Figures S1a et S1c, l'ajout de H₂ O₂ dans la solution de CD peut conduire à l'agrégation de CD, dont les tailles vont de 30 à 60 nm. Le H₂ O₂ -l'agrégation induite des CD a également été révélée dans les spectres d'absorption normalisés (Fichier supplémentaire 1 :Figure S3) ; à savoir, la bande d'absorption des CD se déplace vers le rouge de 555 à 595 nm dans la région visible [15]. En conséquence, la couleur de la solution de CD varie du rouge foncé au vert, ainsi que l'état de dispersion des CD se transformant en un état d'agrégation. Les spectres XRD (Fig. 1b et Fichier supplémentaire 1 :Figure S4) des CD avant et après l'ajout de H₂ O₂ modifient peu, indiquant qu'il n'y a aucun changement dans la structure cristalline des CD.

L'évolution de la fluorescence des CD tels que préparés avec l'ajout de H₂ O₂ a été étudiée par des spectres de fluorescence. Les matrices excitation-émission montrent que l'addition de H₂ O₂ fait passer les centres d'émission des CD de 450 à 500 nm (Fichier supplémentaire 1 :Figure S2). Les courbes de décroissance de la fluorescence illustrées à la figure 2a pour les CD avec l'émission à 450 et 500 nm peuvent être bien ajustées par une fonction de décroissance mono-exponentielle avec une durée de vie moyenne de 7,96 et 7,12 nm, respectivement (sous excitation de 365 nm). En revanche, la durée de vie de décroissance de la fluorescence des CD après le H₂ O₂ le traitement s'est transformé en 4,53 et 4,83 ns (Fig. 2b et Tableau 1). Pendant ce temps, le rendement quantique PL (η _int ) des CD est passé de 5,5 à 4,6 % lorsque le H₂ O₂ a été ajouté dans la solution CD. Compte tenu du changement de durée de vie de fluorescence et de rendement quantique PL, on peut conclure que le transfert de charge (CT) peut se produire entre les CD et H₂ O₂ , ce qui pourrait être un déclencheur pour effectuer le changement des spectres PL des CD.

un , b Déclin de fluorescence des CD avant (a ) et après (b ) en ajoutant 0,5 M H₂ O₂ . c , d XPS (N1s) des CD avant (c ) et après (d ) en ajoutant 0,5 M H₂ O₂

Les spectres FTIR et XPS des CD ont été mesurés pour donner un aperçu de la composition chimique et des changements environnementaux causés par le H₂ O₂ . Les spectres FTIR des CD avant et après l'ajout de H₂ O₂ montré dans le fichier supplémentaire 1 :la figure S7 illustre que les vibrations d'étirement de N–O à environ 1350–1390 cm ⁻¹ augmenter avec l'ajout de H₂ O₂ , ce qui est également confirmé par le résultat des spectres XPS. Il est observé à partir des spectres XPS de l'enquête complète (Fichier supplémentaire 1 :Figure S8) que le rapport O sur N des CD avant et après le H₂ O₂ le traitement était de 1,57 et 3,85, respectivement. Le rapport O/N croissant révèle que les états de liaison de N dans les CD peuvent changer avec l'ajout de H₂ O₂ , ce qui est conforme aux spectres XPS N1s haute résolution illustrés à la Fig. 2c, d. A partir du résultat des spectres XPS N1s, la teneur en graphite N dans les CD a été augmentée avec l'ajout du H₂ O₂ . De plus, il existe un pic supplémentaire d'état N–O à 407,3 eV dans les spectres N1s après l'ajout de H₂ O₂ , ce qui démontre bien évidemment que l'import du H₂ O₂ provoque la variation des états de surface dans les CD. Tous les relevés manifestent que le cadre de la surface N pourrait être modifié par l'ajout du H₂ O_2.

Des rapports antérieurs suggèrent que les bandes d'émission des CD sont liées aux états de surface tels que les radicaux dopés N et les groupes urée [5, 9, 12, 23, 24, 25]. Pendant ce temps, ces états de surface sont sensibles aux stimuli physiques ou chimiques externes. Sur la base de l'analyse photophysique et environnementale de surface, nous proposons le mécanisme de l'évolution de la fluorescence avec l'introduction du H₂ O₂ (Fig. 3). L'état de bord des CD tels que préparés est constitué des groupes N pyrroliques conjugués. Ce type d'état N peut être majoritairement localisé à un niveau d'énergie élevé. Ainsi, l'électron excité peut se détendre de manière non radiative à l'état de surface N de haut niveau, puis transférer radiativement à l'état fondamental accompagné de bandes d'émission de fluorescence autour de 450 nm. En revanche, l'intensité de fluorescence de la solution CD diminue légèrement en raison de l'extinction dynamique entre le H₂ O₂ et les CD, où le CT apparaît entre CD et H₂ O₂ similaire aux rapports précédents [26,27,28,29]. Sinon, on pourrait en déduire que les radicaux de fluorescence de haute énergie (état N apparenté) sont transformés en l'état N–O de plus basse énergie en raison de l'impact du radical hydroxyle du H₂ O₂ . Ainsi, l'électron excité peut principalement se détendre avec une transition radiative de l'état N–O de basse énergie à l'état fondamental avec une bande d'émission verte à 500 nm, ce qui entraîne également l'extinction statique de la fluorescence à 450 nm. Par conséquent, les principales bandes d'émission des CD pourraient présenter un changement de l'émission bleue à l'émission verte.

Le mécanisme de détection possible pour les CD avant (gauche ) et après (à droite ) en ajoutant H₂ O₂

Evaluation des nanocapteurs CDs

Sur la base du comportement fluorescent et colorimétrique ci-dessus des CD, nous avons développé un nanocapteur pour détecter H₂ O₂ par les CD. Le système de détection proposé est composé de CD avec une concentration appropriée en solution aqueuse (3,75 μg mL ⁻¹ , Fichier supplémentaire 1 :Figure S9), où les CD remplissent la double fonction de rapporteurs colorimétriques et fluorométriques dans ce système.

Le système de nanodétection proposé basé sur la solution CD est illustré à la Fig. 4. Le changement fluorométrique et colorimétrique causé par H₂ O₂ peut être distinctement visualisé à l'œil nu (Fig. 4c, f), où une série de changements de couleur notables du bleu au vert et du rouge foncé au vert peut être observée sous la lumière UV et la lumière du jour. De plus, l'ajout de H₂ O₂ dans la solution CD peut également être exprimé quantitativement avec les spectres de fluorescence et d'absorption (Fig. 4a, d). Comme le montre la Fig. 4a, la bande de fluorescence centrée à 450 et 500 nm diminue progressivement avec l'augmentation de H₂ O₂ concentration de 0 à 2 M. Cependant, l'augmentation du H₂ O₂ la concentration conduit à la diminution différente de l'intensité de fluorescence à 450 nm (I ₄₅₀ ) et 500 nm (I ₅₀₀ ), qui s'accorde bien avec le changement de couleur de fluorescence dans la solution CD (Fig. 4c). Par conséquent, le rapport de l'intensité de fluorescence à 500 nm à celle à 450 nm est sélectionné pour surveiller le H₂ O₂ concentration (Fig. 4a, b). Le rapport le plus faible est lié à l'émission bleue, tandis que la fluorescence verte peut être observée à l'œil nu à un rapport plus élevé de I ₅₀₀ à Je ₄₅₀ . La plage de détection linéaire par ces moyens s'étend de 0,05 à 0,5 M avec une corrélation linéaire R ² = 0.987. De même, le changement colorimétrique se produit dans la solution CD en raison de la diminution inhomogène de la bande d'absorption à 555 et 595 nm. Comme le montre la figure 4d, l'intensité d'absorption diminue dans la région visible, mais l'augmentation de H₂ O₂ la concentration a pour résultat que l'absorption autour de 595 nm diminue plus lentement qu'environ 555 nm. Par conséquent, le rapport de l'absorption à 595 nm (A ₅₉₅ ) à celle à 555 nm (A ₅₅₅ ) pourrait également être utilisé pour mesurer le H₂ O₂ concentration. Le rapport de A ₅₉₅ à A ₅₅₅ augmente de façon exponentielle de 0,05 à 2 M avec une corrélation exponentielle R ² = 0.999, et le changement colorimétrique est bien corrélé au H₂ O₂ plage de concentration de 0,05 à 0,25 M avec la limite de détection linéaire (LOD) de 14 mM (Fichier supplémentaire 1 :Figure S11 et tableau S1). Les nanocapteurs bimode ont une sensibilité appropriée de cette méthode satisfaisant les exigences cliniques et médicinales dues à la concentration de H₂ O₂ à travers la réaction GOD variant autour du millimolaire (~ 10 mM) dans le plasma [20]. De plus, les nanocapteurs bimodes ont une référence d'étalonnage intégrée intrinsèque, de sorte que la fluctuation d'intensité et d'autres facteurs externes peuvent être éliminés, ce qui contribue à la promotion de la précision des tests.

un Spectres de fluorescence des CD en présence de différents H₂ O₂ concentration. b Courbe d'étalonnage de I ₅₀₀ /Je ₄₅₀ des CD vs H₂ O₂ concentration. Encarts afficher la plage de détection linéaire de I ₅₀₀ /Je ₄₅₀ des CD vs H₂ O₂ concentration. c Images photographiques de la solution CD de fluorescence sous différentes concentrations de H₂ O₂ . d Spectres UV-Vis des CD en présence de différents H₂ O₂ concentration. e Courbe d'étalonnage de A ₅₉₅ /Un ₅₅₅ des CD vs H₂ O₂ concentration. f Images photographiques de la solution CD sous différentes concentrations de H₂ O₂

Evaluer la sélectivité des nanocapteurs vis-à-vis de H₂ O₂ , des tests d'interférence ont été effectués dans des conditions identiques à l'aide de certains cations courants, tels que Na ⁺ , K ⁺ , NH ⁴⁺ , Ca ²⁺ , Zn ²⁺ , et Fe ²⁺ . Comme le montrent les Fig. 5a, b, les changements fluorométriques et colorimétriques des CD ont été étudiés en présence de différents cations. En présence de Na ⁺ , K ⁺ , NH₄ ⁺ , Ca ²⁺ , Zn ²⁺ , et Fe ²⁺ , le rapport de fluorescence de I ₅₀₀ à Je ₄₅₀ et le taux d'absorption de A ₅₉₅ à A ₅₅₅ n'apparaissent qu'en légère variation par rapport à l'échantillon blanc, ce qui signifie que ces cations ont peu d'interférences sur la détection de H₂ O₂ . De plus, nous avons également comparé l'impact sur les CD avec d'autres oxydants, tels que le HNO₃ , KClO₃ , FeCl₃ , NaClO, K₂ Cr₂ O₇ , et KMnO₄ (Fig. 5c, d et fichier supplémentaire 1 :figures S12 et S13), et nous avons constaté que la couleur de fluorescence passe du bleu au vert avec l'ajout de ces oxydants à l'exception du K₂ Cr₂ O₇ et KMnO₄ . Ainsi, nous pouvons exclure l'interférence de K₂ Cr₂ O₇ et KMnO₄ par le changement de fluorescence. De plus, nous pouvons facilement exclure l'impact d'autres oxydants comme le HNO₃ , KClO₃ , FeCl₃ , et NaClO du résultat du rapport d'absorption de A ₅₉₅ à A ₅₅₅ . Par conséquent, les nanocapteurs à double mode démontrés dans cet article peuvent être très prometteurs dans la haute sélectivité de la détermination en raison de l'effet synergique des deux méthodes de détection indépendantes [30,31,32,33]. De plus, nous avons mesuré le temps de réponse du changement fluorométrique lors de l'ajout de H₂ O₂ et a constaté que la fluorescence diminue après l'injection de H₂ O₂ et reste stable à environ 3,3 s (Fichier supplémentaire 1 :Figure S14).

un , c Rapport de fluorescence I ₅₀₀ /Je ₄₅₀ de solution contenant des CD et divers cations interférents (a ) et les oxydants (c ). b , d Taux d'absorption A ₅₉₅ /Un ₅₅₅ de solution contenant des CD et divers cations interférents (b ) et les oxydants (d )

La viabilité de la cellule A549 a été examinée en utilisant le test CCK-8 standard pour évaluer la cytotoxicité des CD. Comme le montre la figure 6, nous constatons qu'une viabilité de près de 80 % est obtenue en incubant les cellules A549 avec des CD pendant 48 h, même à une concentration élevée de CD comme 500 μg mL ⁻¹ . Il est calculé que la concentration inhibitrice à 50 % (CI50) des CD est d'environ 1106 μg mL ⁻¹ par le GraphPad Prism 5.0, qui en déduit que les CD ont une bonne biocompatibilité et une très faible cytotoxicité à haute concentration. De plus, nous avons comparé les performances analytiques des nanocapteurs précédemment rapportés pour le H₂ O₂ détermination indiquée dans le fichier supplémentaire 1 :tableau S2. La biocompatibilité, la simplicité et la visualisation de la détection sont comparables ou même meilleures que la plupart de ces H₂ rapportés O₂ dosages. Considérant que les nanocapteurs à double mode à base de CD ont une bonne sélectivité envers H₂ O₂ détection, la limite de détection appropriée (LOD = 14 mM) au même ordre que la glycémie et une très faible cytotoxicité à forte concentration de CD, les nanocapteurs promettent d'être utilisés dans le test de la glycémie et d'autres exigences cliniques.

Viabilité cellulaire des cellules A549 après 48h d'incubation dans les différentes concentrations de CD

Conclusions

En conclusion, nous proposons un nanocapteur bimode basé sur des CD avec une sortie colorimétrique et fluorométrique pour la détection quantitative de H₂ O₂ basé sur le changement fluorométrique et colorimétrique de la solution CD lors de l'introduction de H₂ O₂ . Les nanocapteurs sont simples et faciles à détecter à l'œil nu pour H₂ O₂ . Le mécanisme des nanocapteurs peut être attribué au fait que les stimuli chimiques externes comme les radicaux hydroxyles de H₂ O₂ provoquer le changement des propriétés de surface et l'agrégation des CD, qui dominent l'émission et l'absorption des CD. Les nanocapteurs proposés présentent une bonne biocompatibilité, une sélectivité élevée envers H₂ O₂ avec une plage de détection linéaire allant de 0,05 à 0,5 M, et une limite de détection d'environ 14 mM, ce qui est comparable au niveau de H₂ O₂ produits par les réactions de DIEU. On pense que la stratégie décrite dans cet article peut fournir une approche prometteuse pour le développement d'un nouveau capteur de glycémie, qui pourrait être utile dans le diagnostic de la maladie et les tests environnementaux.