Carbon Quantum Dots (CQDs) Prepared from Waste Biomass as a New Class of Biomaterials with Luminescent Properties

• Autorzy: Janus Łukasz , Piątkowski Marek , Radwan-Pragłowska Julia , Sierakowska Aleksandra

Identyfikatory

DOI

10.29227/IM-2020-01-39

Warianty tytułu

PL

Kropki kwantowe węgla (CQD) przygotowane z biomasy odpadowej jako nowa klasa biomateriałów o właściwościach luminescencyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Carbon Quantum Dots (CQDs) are objects with a size less than 10 nm that have the ability to emit radiation in the visible range from blue to red depending on the excitation radiation used. Quantum dots are used in in vitro bioimaging of cell structures or creation of biosensors. In contrast to classic nanodots, which are obtained from simple sulphides, selenides or metal tellurides, carbon quantum dots are constructed from a non-toxic, biocompatible carbon core, thanks to which it is possible to apply quantum carbon dots in bio-imaging in-vitro or in-vivo biological structures with minimal cytotoxic effect on cells. The aim of the research was to obtain carbon nanodots capable of emitting fluorescence using lignin from waste biomass. The CQDs were functionalized with amino-acids. The result of the work was to obtain a series of CQDs with advanced luminescence properties using hydrothermal and microwave assisted methods. Ready products were investigated over their cytotoxicity.

PL

Kropki kwantowe węgla (Carbon Quantum Dots – CQD) to obiekty o rozmiarze mniejszym niż 10 nm, które mają zdolność emitowania promieniowania w zakresie widzialnym od od niebieskiego do czerwonego w zależności od zastosowanego promieniowania wzbudzenia. Kropki kwantowe stosuje się w bioobrazowaniu in vitro struktur komórkowych lub tworzeniu bioczujników. W przeciwieństwie do klasycznych nanodotów, które są otrzymywane z prostych siarczków, selenków lub tellurków metali, kropki kwantowe węgla są zbudowane z nietoksycznego, biokompatybilnego rdzenia węglowego, dzięki czemu możliwe jest zastosowanie kwantowych kropek węgla w bioobrazowanie struktur biologicznych in vitro lub in vivo przy minimalnym działaniu cytotoksycznym na komórki. Celem badań było uzyskanie nanodotów węglowych zdolnych do emitowania fluorescencji przy użyciu ligniny z biomasy odpadowej. CQD sfunkcjonalizowano aminokwasami. Rezultatem prac było uzyskanie serii CQD o zaawansowanych właściwościach luminescencyjnych z zastosowaniem metod hydrotermalnych i mikrofalowych. Gotowe produkty badano pod kątem ich cytotoksyczności.

Słowa kluczowe

EN

carbon quantum dots; nanomaterials; waste biomass; biomaterials; luminescence

PL

kropki kwantowe węgla; Carbon Quantum Dots; nanomateriały; biomasa odpadowa; biomateriały; luminescencja

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2020
• Tom: no. 1, vol. 2
• Strony: 57--61
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Janus Łukasz

• Cracow University of Technology, Faculty of Chemical Engineering and Technology, Warszawska 24 Street, 31-155 Cracow, Poland

autor

Piątkowski Marek

• Cracow University of Technology, Faculty of Chemical Engineering and Technology, Warszawska 24 Street, 31-155 Cracow, Poland

autor

Radwan-Pragłowska Julia

• Cracow University of Technology, Faculty of Chemical Engineering and Technology, Warszawska 24 Street, 31-155 Cracow, Poland

autor

Sierakowska Aleksandra

• Cracow University of Technology, Faculty of Chemical Engineering and Technology, Warszawska 24 Street, 31-155 Cracow, Poland

Bibliografia

• 1. CAYUELA, Angelina et al. Semiconductor and carbon-based fluorescent nanodots: The need for consistency. Chemical Communications, 52, 2016, 1311-1326, ISSN 1359-7345.
• 2. CHEN, Jao et al. Enhancing the quality of bio-oil from catalytic pyrolysis of kraft black liquor lignin. RSC Advances, 109, 2016, p. 107970-107976, ISSN 2046-2069.
• 3. DAS, Rahul et al. Highly luminescent, heteroatom-doped carbon quantum dots for ultrasensitive sensing of glucosamine and targeted imaging of liver cancer cells. Journal of Materials Chemistry B, 5, 2017, p. 2190-2197, ISSN 2050-750X.
• 4. GAO, Xiaohui et al. Carbon quantum dot-based nanoprobes for metal ion detection. Journal of Materials Chemistry C, 4, 2016, p. 6927-6945, ISSN 2050-7526.
• 5. LIANG, Zicheng et al. Probing Energy and Electron Transfer Mechanisms in Fluorescence Quenching of Biomass Carbon Quantum Dots. ACS Applied Materials & Interfaces, 8, 2016, p. 17478−17488, ISSN 1944-8244.
• 6. PANDA, Snigdharani et al. A novel carbon quantum dot-based fluorescent nanosensor for selective detection of flumioxazin in real samples. New Journal of Chemistry, 42, 2018, p. 2074-2080, ISSN 1144-0546
• 7. PIRES, Natalia et al. Novel and Fast Microwave-Assisted Synthesis of Carbon Quantum Dots from Raw Cashew Gum. Journal of the Brazilian Chemical Society, 26 (6), 2015, p. 1274-1282, ISSN 0103-5053.
• 8. ROY, Prathik et al. Photoluminescent carbon nanodots: synthesis, physicochemical properties and analytical applications. Materials Today, 18 (8), 2015, p. 1369-7021, ISSN 1369-7021.
• 9. WANG, Ru et al. Recent progress in carbon quantum dots: synthesis, properties and applications in photocatalysis. Journal of Materials Chemistry A, 5, 2017, p. 3717–3734 ISSN 2050-7488.
• 10. WANG, Youfu et al. Carbon quantum dots: synthesis, properties and applications. Journal of Materials Chemistry C, 2014, 2, 6921–6939. ISSN 2050-7526.
• 11. ZHANG, Miaomiao et al. Hyaluronic acid functionalized Nitrogen-doped carbon quantum dots for targeted specific bioimaging. RSC Advances, 2016,6, p. 104979-104984, ISSN 2046-2069.
• 12. ZUO, Jun et al. Preparation and Application of Fluorescent Carbon Dots. Journal of Nanomaterials 2015, 2015, p. 1-13, ISSN 1687-4110.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).