GRAFEN KUANTUM NOKTALARI: ÖZELLİKLERİ, SENTE

İki boyutlu, enine boyutlu grafen bloklara fiziksel, kimyasal ve biyolojik özellikler sergileyen grafen kuantum noktaları (GQD) denir.

GQD, küçük boyutu (100 nm’den az) nedeniyle biyomedikal ortamda daha iyi bir beklentiye sahiptir. Farklı çalışmalar, gqd’lerin daha az biyotoksik ve daha biyouyumlu olduğunu göstermiştir. Gqd’lerin sentezi için yukarıdan aşağıya ve aşağıdan yukarıya olmak üzere iki işleme ayrılan farklı yöntemler kullanılır.

Giriş

Sentez yöntemleri, gqd’leri sentezlemek için birçok elementi veya grubu uyuşturan, yüksek sıcaklıklar ve basınç altında işleme için büyük miktarda hammadde gerektirir. Gqd’lere kıyasla, karbon noktaları, 10 nm’den küçük küresel veya yarı küresel karbon parçacıklarıdır ve şekilsizdir, oysa gqd’ler kristallidir. GQD’LERİN özelliklerini ve bunların biyomedikal, biyogörüntüleme, çevre koruma, fototermal terapi vb.Gibi farklı alanlardaki uygulamalarını belirlemek için çok fazla araştırma yapılmıştır.

Grafen Kuantum Noktalarına Genel Bakış

İki boyutlu (2B) enine boyutlu (100 nm’den küçük) grafen bloklara Grafen kuantum noktaları (gqd’ler) denir ve olağanüstü fiziksel, kimyasal ve biyolojik özelliklere sahiptirler. İdeal bir gqd’de tek bir atomik karbon atomu tabakası bulunur. Bununla birlikte, sentezlenen birçok GQD ayrıca hidrojen ve oksijen gibi fonksiyonel gruplara sahiptir ve ayrıca birkaç atom katmanından (10 nm’den küçük) oluşur.

The Better Prospect of Graphene Quantum Dots (GQDs)

In comparison to graphene or graphene oxide (GO), GQD has a better prospect in the biomedical field due to its small size. However, the main concerns regarding GQD before its practical application are their toxicity and biocompatibility. Different studies on GQDs have shown that they are biocompatible and have less bio toxicity. In a study by Xie et al., by using the lung cancer A549 cells as models, they studied the autophagy induction and cytotoxicity of three types of GQDs, which involve aGQDs (H2N-GQDs), cGQDs (HOOC-GQDs), hGQDs (HO-GQDs).

Results

Sonuçlar, 100 µg/ml’lik hGQD konsantrasyonunda önemli hücre ölümüne yol açtığı için en toksik GQD tipinin HGQD olduğunu, AGQD’LER ve CGQD’LER gibi diğer tiplerin ise ölçülen konsantrasyon aralığında sitotoksisite göstermediğini göstermiştir. Otofaji yollarının analizi, tüm gqd’lerin p-p38mapk’yı önemli ölçüde aktive edebileceğini, agqd’lerin ve hgqd’lerin p-ERK1/2’yi inhibe ettiğini ancak CGQD’LER tarafından aktive edilebileceğini göstermiştir. P-JNK, hgqd’ler tarafından aktive edilebilir, ancak cgqd’ler ve agqd’ler tarafından inhibe edilebilir. Oysa hgqd’ler Akt’yi aktive edebilir, ancak agqd’ler tarafından inhibe edilebilir. Gqd’lerin sitotoksisitesi, 3-ma’nın otofaji üzerindeki inhibe edici etkisiyle artar, otofajinin GQDs toksisitesi üzerinde koruyucu bir etkisi olduğunu gösterir.

Grafen Kuantum Noktalarının Sentez Yöntemleri (GQD’LER)

Gqd’lerin sentezi için kullanılan mevcut yöntemler, yukarıdan aşağıya ve aşağıdan yukarıya olmak üzere iki işleme ayrılabilir. Aşağıdan yukarıya süreçler için, spesifik organik materyal ve karmaşık reaksiyon adımları için bir gereklilik vardır, bu da koşulların optimizasyonunda sergileri zorlaştırır. Bu nedenle, yukarıdan aşağıya işlemler, büyük karbon malzeme bloklarının küçük parçalar halinde kesildiği aşağıdan yukarıya işlemlere tercih edilir. Bu yöntemde hammadde olarak kolayca bulunabilen ve daha uygun fiyatlı olan bir miktar karbon malzeme kullanılır ve bu yöntem gqd’lerin sentezi için daha güvenilirdir.

Yukarıdan Aşağıya Strateji

Yukarıdan aşağıya işlemlere dayanarak, kimyasal oksidasyon yöntemi, ultrasonik destekli yöntem, kimyasal buhar biriktirme yöntemi (CVD), hidrotermal yöntem, elektrokimyasal oksidasyon yöntemi ve darbeli lazer ablasyon tekniğini (PLA) içeren gqd’lerin sentezi için çeşitli yöntemler vardır. veya yukarıda belirtilen yaklaşımların bir kombinasyonu.

Kimyasal Oksidasyon Yöntemi

Oksidasyon kesme yöntemi olarak da adlandırılan kimyasal oksidasyon yöntemi, grafenin karbon bağlarının, Grafen Oksidin veya karbon nanotüplerin çoğunlukla Sülfürik asit (H2SO4), Nitrik asit (HNO3) veya diğer oksidanlar tarafından yok edildiği çok kullanılan bir yöntemdir.

Deney Sistemi

Liu ve arkadaşları tarafından deneysel bir sistem geliştirilmiştir. karbon kaynağı olarak Vulcan XC-72 karbon siyahının  kullanıldığı ve yüksek saflıkta Gqd’leri sentezlemek için güçlü bir oksidan olan konsantre nitrik asit geri akışının kullanıldığı. Gqd’lerin saflığı ve verimi sırasıyla ağırlıkça %99.96 ve ağırlıkça %75 idi. Hazırlanan GQD’LER, farklı uyarma dalga boylarında yeşilden kırmızıya çok renkli fotolüminesans (PL) gösterdi.

Metal Safsızlıklarının Tanıtımı

Lu et al. hidrotermal yöntem kullanılarak oksidan olarak hidrojen peroksit ve öncü olarak siyah karbon içeren GQD’LER hazırlanan bu işlem, metal safsızlıklarının ortaya çıkması ve konsantre asitlerin kullanılmaması için geliştirilmiştir. Sentezlenen gqd’lerin çapı 3.0 ila 4.5 nm’dir. Tüm sentez işlemi yaklaşık 90 dakika sürer ve tuz toleransı, iyi biyouyumlu, daha az toksisite gibi çeşitli özelliklere sahiptir ve ayrıca ışıkta iyi stabiliteye sahiptir. Bildirilen diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında, bu yöntem gqd’lerin sentezi için hızlı ve daha yeşil olarak kabul edilir. Bundan sonra Halder ve ark. GQDs ürününü almak için go’yu öncü olarak kullandı, 2 saat içinde hidrojen peroksit kullanarak oksitledi ve kırdı ve ayrıca başka bir saflaştırma yöntemine ihtiyaç duymuyor.

Güçlü Oksidanların Kullanımı

Kimyasal oksidasyon yöntemi sırasında oluşan kimyasal atıklar güvenli değildir ve Sülfürik asit ve nitrik asit gibi bazı güçlü oksidanların kullanılması nedeniyle çevreyi kirletme olasılığı daha yüksektir.

Hidrotermal Yöntem

Gqd’lerin sentezi için en hızlı ve basit yöntem hidrotermal yöntemdir. GQD’LER çeşitli küçük moleküler veya makromoleküler maddeler kullanılarak kolayca sentezlenebilir ve bu maddeler yüksek basınç ve sıcaklıkta başlangıç malzemesi olarak kullanılabilir. Bu işlemin prensibi, karbon maddeler arasındaki bağları kopararak GQD’LER oluşturmaktır ve bu, yüksek basınç ve sıcaklıkla çalışabilir.

Grafen Kuantum Noktalarının Sentezi için Hidrojen Peroksit Kullanımı

Tian ve diğ. gdq’ları N, N-dimetilformamid (DMF) alanında hidrojen peroksit (H2Ö2) kullanarak sentezlemek için tek adımlı bir solvotermal yöntem kullanıldı. Tüm hazırlama sürecinde, hammadde için konsantre nitrik asit ve sülfürik asit kullanılmamış ve safsızlıklar da kullanılmamıştır. Diyaliz olmadan buharlaştırma ve filtreleme ile yüksek saflıkta GQD’LER elde edilebilir. Bu işlem sonucunda GQD’LERİN kalınlığı ve çapı sırasıyla 1-1.5 nm ve 20-40nm aralığındaydı. nötr koşullar altında %15 kuantum verimi (QY) idi. PL sinyalleri, farklı pH koşullarında daha iyi stabilite gösterdi, bu da farklı koşullarda geniş uygulama beklentilerine sahip olduğunu açıkça gösteriyor.

Yöntemin Avantajları

Bu yöntemin yüksek kuantum verimi, düşük maliyet, basit deney kurulumu, diyaliz gereksinimi olmaması vb.Gibi birçok avantajı vardır. Hazırlanan GQD’LER daha iyi suda çözünürlük gösterdi ve çevre dostuydu, bu da biyoelektrik ve biyomedikal alanındaki mükemmel uygulamalarını temsil ediyordu.

blog yazımızı buradan okuyabilirsiniz.

Grafen Kuantum Noktalarının Son Sentezi

Zhang ve diğ. 5 saat içinde indirgenmiş grafen oksit kuantum noktalarını (rgoqd’ler) başarıyla hazırladık. Grafen oksit hazırlamak için başlangıç malzemesi, geliştirilmiş bir Hummer yöntemi kullanılarak grafitti ve daha sonra 200 °C sıcaklıkta poli astarlı bir otoklavda daha fazla hidrotermal işlem için hammadde olarak DMF ve GO kullanıldı. Sentezlenen gqd’lerin %24.62 Kuantum verimi elde edildi ve yüzey dopingi itibariyle dmf’den azot ekstrakte edildi. Zebra balığı, in vivo biyo-probların biyouyumlu doğası için değerli referanslar öneren RGOQD’LER tarafından da incelenmiştir.

Mahsul Biyokütlesinin Tam Kullanımı

Mahsul biyokütlesinin tam kullanımı için araştırmacılar, yüksek kaliteli GQD’LER üretmek için hidrotermal yöntemi kullandılar ve bunun için hammadde olarak pirinç kabuğu kullandılar. ağırlıkça% 15, qy’nin kütle fraksiyonudur. Sentezlenen gqd’ler, ayarlanabilir ve parlak PL sinyalleriyle ses kolloidal su stabilitesi sergiledi. Deneyler, sentezlenen gqd’lerin biyouyumlu olduğunu ve sitoplazmada kolayca yer değiştirebildikleri için hücre görüntüleme için kullanılabileceğini gösterdi. Buna ek olarak, gqd’lerin sentezi sırasında, yan ürünler olarak mezopor silika nanopartikülleri (MSN’LER) sentezlendi.

Grafen Kuantum Noktalarının Dopingi

Birçok elementi veya grubu uyuşturmak için hidrotermal yöntem kullanılabilir ve hammadde olarak çok çeşitli kompozitler kullanılır. ayrıca, farklı GQD’LER hazırlamak için başka bir yöntem, hidrotermal yöntem ile kimyasal oksidasyon yöntemini birleştirmektir. bununla birlikte, genellikle 5 saat uzun zaman alır ve güvenlik sorunları getiren yüksek basınç ve sıcaklık gerektirir.

Ultrason Destekli Yöntem

Malzemenin sentezi için yaygın bir yöntem ultrasonik teknolojinin kullanılmasıdır. Çözeltilerde ultrason etkisiyle çok sayıda küçük kabarcık oluşacak ve oluşan mekanik kuvvet tarafından karbon-karbon bağları yok edilebilecektir.

Üç Çeşit Grafen Kuantum Noktası

Gao ve diğ. süperkritik bir CO2/H’de hammadde olarak genişletilmiş grafit, doğal grafit ve oksit grafit kullanılarak üç tip GQD genişletilmiş grafen kuantum noktası (egqd’ler) bozulmamış grafen kuantum noktaları (pgqd’ler) ve grafen oksit kuantum noktaları (goqd’ler) sentezlendi.2O ultrason yardımı ile sistem. Sonuçlar, çevre dostu, düşük maliyetli, hızlı ve büyük ölçekli bir GDQs sentez yöntemi olduğunu, çeşitli gqd’lerin, özellikle pgqd’lerin sentezi için alternatif bir yol olabileceğini göstermektedir.

Elektrokimyasal Oksidasyon Yöntemi

Elektrokimyasal oksidasyon yöntemi sürecinde, grafen, grafit veya karbon nanotüplerin karbon-karbon bağları oksitlenir ve yüksek redoks voltajı (+ 1,5 ila + 3 V) kullanılarak çeşitli GQD’LERE ayrıştırılır.

Kristal Grafen Kuantum Noktalarının Hazırlanması

Araştırmacılar, oksidasyon ve kesme işlemi için zayıf elektrolitlere (amonyak çözeltisi gibi) sahip bir elektrokimyasal yöntem geliştirdiler ve bu da sulu sistemlerde verimli ve kontrollü bir şekilde yüksek kristalli GQD’LERİN üretilmesine neden oldu. Af-gqd’ler, anot olarak dairesel bir grafen kağıdı ve katot olarak bir Pt tabakası kullanılarak sentezlendi, elektrolit için bir elektrokimyasal hücrede en az 2 saat boyunca 30V’LUK bir voltaj olan bir amonyak çözeltisi (azot kaynağı) kullanıldı. GQD’LER, bu güçlü elektrolitten (boraks çözeltisi) 28 kat daha güçlü olan 3 ila 8 nm boyutuna ve %28 qy’ye sahipti.

Bu arada, gqd’ler aşağıdan yukarıya gqd’lerden daha fazla kristallik gösterir. Elektrolit konsantrasyonunu kontrol ederek, GQDs amino’nun işlevi de kontrol edilebilir. Ek olarak, bu yöntemler, farklı GQD türlerini sentezlemek için zayıf elektrolitler ve anot öncülleri ile kullanılabilir.

Karbon Kuantum Noktası ve Grafen Kuantum Noktası

Grafen kuantum noktaları, grafen diskleri olarak çalıştıkları ve boyutlarının 2-20nms arasında değiştiği GQD’LER olarak da bilinir. Kuantum hapsine sahip oldukları için yüzeylerinde ve zikzak kenarlarında birkaç kusur onları floresan yapar. Ana bileşimleri, kristalin formda bulundukları için karbonun Sp2 hibridizasyonudur. Öte yandan, genellikle C noktası olarak bilinen karbon noktaları, küresel karbon parçacıklarından oluşur ve boyut aralıkları her zaman 10 nm’den azdır. Daha önce açıklandığı gibi, ana bileşimleri sp3 hibridizasyonu ve doğada şekilsizdir, bu nedenle grafitin bazal düzlemselinin xrd’sini gösterebilirler.

Karbon Kuantum Noktaları ve Grafen Kuantum Noktaları Arasındaki Fark

Gqd’lerin karbon kuantum noktaları ile olan farklılıkları hakkında pek çok araştırma belirtilmemiştir, çünkü bunların çoğu gqd’leri C noktası türlerinden biri olarak görmektedir. Karbondan yapılmış bir kuantum nokta ailesi olarak kabul edilmelerinin ana nedeni budur. Bu aşamada da hapsedilmeleri iyi anlaşılmamıştır ve Cd’lerde veya Cdse’de olduğu gibi yarı iletken kuantum noktalarına kıyasla tamamen farklıdır. Bunun nedeni, boyutlarındaki değişiklik ve 3,4 ev’ye eşdeğer olan aynı bant aralığı enerjisine sahip olma eğiliminden kaynaklanırken, bozulmamış grafen durumunda ya 0 ev’dir ya da sadece grafene kıyasla getirildiğinde kuantum noktaları olarak adlandırılmalarını açıkça ortaya koyan değere yakındır.

Grafen kuantum noktaları ve karbon noktalarının her ikisi de boyut olarak sıfırdır ve bu da 0-D’ye eşdeğerdir. Bununla birlikte, gqd’ler için hibridizasyon sp2’de, CDs için ise sp3’te olduğu için hibridizasyonları tamamen farklıdır. Ayrıca, gqd’ler kristal formda bulunur ve CDS, amorf formlarda bulunur.

blog yazımızı buradan okuyabilirsiniz.

İlaç Dağıtımında Grafen Kuantum Noktalarının (GQD’LER) Uygulamaları

Son yıllarda, ilaç dağıtımı, sensörler, biyo-görüntüleme, hipertermi, antibakteriyel l, katalizör ve diğer birçok alanda GQD uygulamaları değerli başarılar elde etmiştir. Gqd’leri ilaç dağıtımına uygulamak için araştırmacılar yürütülmüş ve yoğunluk fonksiyonel teorisi hesaplamaları, moleküler dinamik simülasyonları veya gqd’lerin özelliklerini inceleyebilecek birkaç başka yöntem seçmişlerdir.

Sonuçlar

Sonuçlar, AlN ve AlP katkılı gqd’lerin nanotıp alanında FU ilaçları için potansiyel taşıyıcı olarak hizmet edebileceğini gösterdi. Daha sonra, [167] izoniazidin (Iso) potansiyel taşıyıcıları olarak gqd’lerin ve katkılı gqd’lerin uygulamalarını incelemek için DFT hesaplamalarını kullandılar. Sonuçlar, AlN ve AlP katkılı gqd’lerin ilaç dağıtım uygulamaları için potansiyel taşıyıcı olarak kullanılabileceğini doğruladı. Son zamanlarda, [169] ayrıca farklı N-fonksiyonellik gruplarının DFT hesaplamaları ve MD simülasyonları yoluyla N-gqd’lerin ilaç verme performansındaki etkilerini incelediler. Merkez N-gqd’lerin ilaç salım performansının, bozulmamış gqd’lerden ve kenar N-gqd’lerden daha üstün olduğu düşünülmektedir. Bu derleme, gqd’lerin ilaç dağıtımında araştırma başarısına odaklanmaktadır.

İlaç Dağıtımının Farklı Yolları

İlaç dağıtımının birçok yolu vardır, ancak bu süreçte, ilaç salımının içeriğini görmezden gelirsek, ilaçların getirme hakkına sahip olduğu terapötik etkiye iyileştirme getirmek imkansızdır. Bu nedenle aynı konuda çok fazla araştırma yapılmakta, böylece ilaç dağıtımı ile ilaç salınımı arasındaki ilişki üzerinde çalışılabilmekte ve ilaçların etkileri büyük ölçüde artırılabilmektedir. Bu sayede çalışma verimlilikleri belirli bir düzeyde artırılarak söz konusu çalışma alanındaki herkese kolaylık sağlanır.

Hidrotermal Yöntemin Kullanımı

Khodadadei ve arkadaşları tarafından bir rapor sunuldu. sentezleri, ca’nın bir karbon kaynağı olarak kullanıldığı ve ürenin bir azot kaynağı olarak kullanıldığı bir hidrotermal yöntemle gerçekleştirildiği için, yaygın olarak N-GQD’LER olarak da bilinen mavi floresan azot katkılı grafen kuantum noktaları hakkında birkaç yıl önce. Bu durumda, N-gqd’lerin, işlem sırasında meydana gelen bir dizi etkileşim yoluyla metotreksat (MTX) ile yüklendiği söylenir. Bu çalışma, kanser hücrelerini öldürebilmeleri ve bu ilaçların tasarlandığı istenen ve maksimum etkiyi sağlayabilmeleri için sitotoksisitelerini uzatmak için nanoteknoloji iyer olarak çalıştıkları için ilaç yüklü hücreler için gqd’lerin ilerlemesini doğrulamanın bir yoludur.

Anti-Tümör Tedavisi

Doğru anti-tümör tedavisine ulaşmak için, ilk ilaç serisi söz konusu etkileşimler yoluyla ddr’lere yüklenir ve daha sonra tümörler, ligand-reseptör etkileşimleri olarak bilinen etkileşimler yoluyla DDR’LERLE yüklenen ilaçlar tarafından hedeflenir. Son adım, bu antitümör ilaçların tümör hücrelerinin en düşük pH ortamında salınmasını içerir, böylece etkili bir tümör ablasyonu meydana gelebilir ve istenen değişikliklere uyum sağlayabilir.

EPR-Fototermal Dağıtım-Serbest Bırakma Modu

EPR-foto-termal dağıtım serbest bırakma modu söz konusu olduğunda, DDR’LER iki boyutlu veya üç boyutlu olarak çalışır, ancak bir liganddan yoksun olduğu için hedefleme işlevine sahip olmadığı gözlemlenir. Tüm bu hareket, manyetik demir oksitten de yoksun olduğu için manyetik bir alan tarafından kontrol edilmez. Genel olarak incelendiğinde, EPR etkisi ile tümör bölgesine aktarılabildiği gözlemlenir, ancak DDR’LER serbest bırakıldıktan sonra, mevcut asidik ortama tamamen dayanmadan NIR radyasyonu ile kontrol edildiği söylenir.

İlaç Sızıntısında Azalma

İlaç sızıntısının azaltılması ve tümör lezyonları açısından ilaç salım etkinliğine iyileşme getirilmesi durumunda çeşitli araştırma türleri yapılmıştır. Araştırmacılardan biri, bir DDRS’NİN her iki amacın da yerine getirilmesi için verimli bir şekilde çalışabileceğini öne sürdü. Çalışma, moleküler baskılı polimerlerin dox’in yükleme verimliliği üzerinde büyük bir etkiye sahip olduğunu ve bu nedenle ilaç sızıntısını azaltmada çok yardımcı olduklarını keşfetti. Bununla birlikte, bu adım, başarılı ilaç dağıtımının gerçekleştirilmesinde en önemli adımlardan biri olarak kabul edilir, çünkü sızıntı en aza indirildikten sonra kalite ve miktar daha etkin bir şekilde en üst düzeye çıkarılabilir ve buna göre etkili yolların iyileştirilmesi için gerekli adımlar atılabilir.ilaç dağıtımını arttırmak.

Hücre Görüntüleme ve İlaç Dağıtımı

Yukarı dönüşüm nanoparçacığı olarak bilinen UCNP çekirdek olarak çalışır ve goqd’ler kabuk olarak çalışır. Yapılan bir araştırma, hücre görüntüleme ve ilaç dağıtımını gerçekleştirmek için bir çekirdek kabuk nanoparçacığının sentezini sundu. Sentezin ilk adımı, ucnp’nin yüzeyi için modifikasyonun polietilen glikol 2 aminoetil eter asetik aside dönüştürülmesi için gerçekleştirildiği hidrotermal yöntem altında gerçekleştirilir. Bu, bir dizi farklı etkileşim yoluyla kemoterapötik ilaçların ve ışığa duyarlılaştırıcıların sentezine yol açar.

Sonuç

Grafen Kuantum Noktaları, iki boyutlu, enine boyutta(100 nm’den küçük) ve kristalli grafen bloklarıdır. GQD’LER olağanüstü özellikler sergiler ve grafen veya grafen oksit gibi diğer maddelere kıyasla farklı ortamlarda ve alanlarda daha iyi beklentilere sahiptir. Gqd’lerin sentezi farklı süreç ve yöntemlerle gerçekleşir. Hidrotermal, GQDs sentezi için en hızlı ve basit yöntem olarak kabul edilmiştir, ancak birçok koşul altında, biyoelektrik ve biyomedikal gibi farklı alanlarda geniş bir bakış açısı gösterdiği için. Gqd’lerin daha iyi bakış açısı ve yaklaşımı özelliklerinden kaynaklanmaktadır.