引用本文:韩雍，陈强强，张培婷.碳点在荧光检测领域的研究进展[J]. 化学试剂，2024，46(8)：1-9.
DOI:10.13822/j.cnki.hxsj.2024.0212
背景介绍
光碳点在食品、环境和生物样品的快速检测方面获得了广泛的关注。本文综述了碳点制备方法、荧光特性及发光机制、荧光响应机制及构建荧光传感器的策略。以农药为例，介绍了酶、抗体、适配体和分子印迹聚合物等主要传感器识别单元在碳点荧光传感器构建中的应用。讨论了碳点荧光传感器设计中存在的局限和面临的挑战，最后探讨了荧光碳点传感器的前景。为碳点在荧光检测领域，尤其是食品安全快速检测方面的应用和发展提供了一个比较全面的认识和前瞻。
文章亮点
1.系统综述了碳点制备方法、荧光特性及发光机制、荧光响应机制及构建荧光传感器的策略；
2.为碳点在荧光检测领域，尤其是食品安全快速检测方面的应用和发展提供了一个比较全面的认识和前瞻。
内容介绍
1 碳点性质及荧光机制
1.1 碳点性质
一般认为，CDs是由直径<10 nm的碳元素组成。CDs具有良好的水稳定性、易于功能化、毒性小、荧光强、光色可调、具有较高的光稳定性[7]（图1）。
虽然当前对CDs荧光发射机制尚未有定论，本文仅对现有CDs的一般荧光机制归纳，如图2所示。
1.2 荧光机制
目前，认为有4种荧光机制可用于解释CDs荧光的可调谐发射，包括共轭π域的量子限域效应（Quantum Confinement Effect of Conjugated π-Domains）、表面态（Surface State）、分子态（Molecular State）和交叉链接增强发射（Cross-link-Enhanced Emission，CEE）。
2 制备方法
经过近20年发展，CDs的制备方法趋于简化和高效，制备方法可分为自上而下（Top-Down）和自下而上（Bottom-Up）两种方法[23]，如图3所示。
3 碳点荧光响应机制
在检测领域，CDs荧光通常用作响应信号构建荧光传感器，当目标分析物与CDs荧光传感器发生相互作用时，往往引起CDs荧光变化包括荧光猝灭或荧光增强，因此通过荧光比色法可实现传感器构建，如图4所示。
4 CDs传感器的构建策略
传感器构建的基本要求是对目标分析物的特异性识别。按照传感器识别目标物核心成分的要素进行分类，可通过酶标记法、抗体标记法、适配体标记法和分子印迹（MIPs）标记法等实现传感器构建及应用。
5 局限与展望
在食品安全检测领域，构建新型传感器仍需要面临严峻的挑战。首先，食品基质异常复杂，不仅包含食品营养元素等活性成分，也包含目标物类似物以及其它衍生物等，会严重干扰传感器的有效工作，若要获得可行的检测样品，样品的前处理又非常复杂，而在样品处理过程中很有可能造成目标物的变化及流失，造成测量不准。其次，食品安全检测具有时效性，尤其是农药检测中的快速、就地、实时检测是食品安全的必要保证。
6 CDs传感器的构建策略
新型纳米材料的涌现，尤其是有机碳纳米材料的不断出现，为检测领域的传感器构建提供了丰富的来源。碳点以其优异的光学性能和较可靠的安全性为快速检测开辟了新天地。随着对碳点研究的进一步深入，有理由相信碳点荧光传感器在快速检测领域会得到更大的发展。但是碳点因其丰富的表面官能团存在，使其在面对复杂食品基质等目标检测时存在巨大局限，因此窄峰长波发射的近红外光谱结合其他纳米材料的比率荧光传感器将是解决该问题的一个有效策略。此外，食品安全事关重大，纳米材料的毒性分析也需要进一步开展，保证在传感器构建过程中避免对食品和环境的二次污染。最后，基于CDs的荧光传感器用于食品和农产品检测，应充分解析样品基质对传感器的干扰，寻找有效的抗干扰机制，从而促进CDs荧光传感器在食品安全及其他检测领域的广泛应用。
