پژوهشگران یک روش سنتز یک مرحله‌ای برای تولید نقاط کربنی ساطح‌کننده نور قرمز ارائه کردند که کاربردهای وسیعی در تصویربرداری‌های زیستی دارد.
نقاط کربنی (CD) نوعی نانومواد کربنی صفر بعدی هستند. نقاط کربنی به دلیل اندازه بسیار کوچک (معمولاً کمتر از ۱۰ نانومتر)، سنتز ساده، سمیت کم، زیست سازگاری بالا و خواص تابش لومینسانس، به ویژه در زمینه تصویربرداری زیستی و زیست پزشکی، کاربردهای گسترده‌ای دارند. تا به حال، انتشار نور آبی و سبز کارآمد با بازده کوانتومی فوتولومینسانس (PLQY) بالاتر از ۶۰ درصد در چندین سیستم نقاط کربنی گزارش شده است، در حالی که نقاط کربنی منتشرکننده نور قرمز خالص کارآمد هنوز کمیاب هستند. تصویربرداری فلورسانس غیرتهاجمی درون تنی(FL) نیاز به یک گستره رنگ قرمز تا محدوده مادون قرمز نزدیک (NIR) از ۶۵۰ تا ۱۴۵۰ نانومتر دارد. بنابراین، نقاط کربنی با انتشار قوی در محدوده رنگ قرمز تا منطقه NIR در محلول‌های آبی بسیار مورد تقاضا است.
در مقاله جدید منتشر شده در Light Science & Application، تیمی از دانشمندان به رهبری پروفسور سونگنان کو از موسسه فیزیک کاربردی و مهندسی مواد، دانشگاه ماکائو، چین، یک روش سنتز حلال گرمایی یک مرحله‌ای نقاط کربنی ساطع‌کننده نور قرمز را ارائه کردند که نیاز به خالص‌سازی ندارد.
با مقایسه خواص نوری و ساختارهای شیمیایی نمونه‌های سنتز شده در حلال‌های مختلف، نقاط کربنی تولید شده میزان بالایی از گروه‌های عاملی C=O الکترون‌کشنده و مقدار کم گروه‌های -NH و -OH پروتون‌دهنده را نشان می‌دهد. در مقایسه باBSA، این نقاط کربنی بازده کوانتومی فوتولومینسانس نور قرمز خالص را تا ۲۱٫۹٪ بیشتر ارائه کرده و افزایش قابل توجه فلورسانس غیرتهاجمی درون‌تنی قرمز چند فوتونی در محلول‌های آبی حاوی این نقاط کربنی مشاهده شد. هر دو FA-CD و FA-CDs@BSA سمیت سلولی بسیار پایینی از خود نشان دادند و در داخل بدن از طریق کلیه دفع شدند. مهمتر از همه، تصویربرداری تومور با فلورسانس غیرتهاجمی با نور قرمز در داخل بدن و تصویربرداری FL قرمز دو فوتونی عروق گوش موش از طریق تزریق داخل وریدی محلول‌های آبی FA-CDs@BSA انجام شد.
محققان این پروژه گفتند: «این اولین بار است که تصویربرداری FL دو فوتونی را در پستانداران در داخل بدن با استفاده از نقاط کربنی انجام می‌دهیم. ما امیدواریم که به دلیل کاربردهای زیستی، این مطالعه بتواند طراحی منطقی نقاط کربنی ساطع‌کننده قرمز/NIR قوی کم هزینه را در سیستم آبی ارتقا دهد.»