1.3熒光量子產(chǎn)率的測(cè)定

Fe-CDs的熒光量子產(chǎn)率（QY）測(cè)定，以溶解于乙醇中的羅丹明6G（QY=95%）為參比溶液。Fe-CDs的QY由以下等式計(jì)算：

ΦS和ΦR分別代表Fe-CDs和參比溶液羅丹明6G的QY；n表示熒光發(fā)射峰的積分面積；A表示吸光度；η表示溶劑的折射率（水為1.33，乙醇為1.36）。為減小自吸收效應(yīng)，限定激發(fā)波長(zhǎng)下的吸光度A＜0.05（λex=488 nm，熒光發(fā)射范圍λem為500 nm～650 nm）。

1.4 Fe-CDs熒光穩(wěn)定性的測(cè)定

配置一系列濃度為0.1 mg/mL，pH=7的Fe-CDs溶液，分別加入10μL，0.1 mol/L的15種金屬離子及17種氨基酸，測(cè)量并記錄Fe-CDs的熒光強(qiáng)度變化，研究在生物體中共存物對(duì)Fe-CDs熒光的影響。

1.5 Fe-CDs檢測(cè)pH的方法

配置濃度為0.1 mg/mL的Fe-CDs儲(chǔ)備液及不同pH值（2～12）的BR緩沖溶液，將150μL Fe-CDs儲(chǔ)備液分別分散到含2.0 mL不同pH值的BR緩沖液的比色皿中混合均勻。通過(guò)熒光分光光度計(jì)，掃描其發(fā)射光譜（λex=449 nm，λem=571 nm），測(cè)量并記錄不同pH值的Fe-CDs的熒光強(qiáng)度。根據(jù)pH和Fe-CDs熒光強(qiáng)度值，通過(guò)玻爾茲曼函數(shù)擬合曲線，計(jì)算pKa值和檢測(cè)pH的標(biāo)準(zhǔn)曲線。所有測(cè)量均重復(fù)3次。

1.6細(xì)胞毒性測(cè)試

通過(guò)MTT方法評(píng)估制備的Fe-CDs對(duì)人宮頸癌HeLa細(xì)胞的細(xì)胞毒性。首先將含細(xì)胞的96孔細(xì)胞培養(yǎng)板放在37℃，體積分?jǐn)?shù)為5.0%CO2培養(yǎng)箱內(nèi)孵育3 h。用200μL含有不同濃度的Fe-CDs和含有10%胎牛血清（FBS）的新鮮DMEM培養(yǎng)基再進(jìn)行孵育24 h，記為實(shí)驗(yàn)組，每組至少含有6個(gè)平行樣本。將未加入Fe-CDs處理過(guò)細(xì)胞記為空白組，隨后在每個(gè)孔內(nèi)加入20μL，5.0 mg/mL MTT試劑，進(jìn)一步孵化5 h。移除培養(yǎng)基，加入150μL DMSO溶液，將混合物在室溫下震蕩10 min后用酶標(biāo)儀測(cè)定在490 nm處混合物的光密度（OD）。細(xì)胞存活能力通過(guò)以下等式計(jì)算：

細(xì)胞存活率（%）=（OD實(shí)驗(yàn)組/OD對(duì)照組）×100%

OD實(shí)驗(yàn)組為加入Fe-CDs的細(xì)胞光密度，OD對(duì)照組為未加入Fe-CDs的細(xì)胞光密度。

1.7細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)

選用人宮頸癌HeLa細(xì)胞為模型，將濃度為0.1 mg/mL的不同pH值（pH=2，5，7）的Fe-CDs與HeLa細(xì)胞共孵育半小時(shí)，隨后通過(guò)激光共聚焦顯微鏡對(duì)HeLa細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)，觀察在不同pH值下Fe-CDs對(duì)細(xì)胞形態(tài)及細(xì)胞內(nèi)的熒光強(qiáng)度的影響。

2結(jié)果與討論

2.1 Fe-CDs的形貌結(jié)構(gòu)表征

本文以含有微量鐵元素的生物分子血紅素和鄰苯二胺為前驅(qū)體，通過(guò)一步水熱法制備了黃色熒光Fe-CDs，并通過(guò)多種分析手段表征了其粒徑及結(jié)構(gòu)。透射電子顯微鏡（TEM）圖顯示合成的Fe-CDs呈均勻的球形分散（圖2a），平均粒徑約為2.92 nm（圖2b）通過(guò)高分辨率TEM圖像（2a插圖）可以看出Fe-CDs的晶格間距約為0.14 nm。通過(guò)電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）驗(yàn)證鐵元素的摻雜量，結(jié)果表明Fe-CDs中摻雜的Fe元素的含量約為1.08%。由傅里葉變換紅外光譜圖（FT-IR，圖2c）表征Fe-CDs的表面官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，3384 cm-1附近明顯的吸收峰對(duì)應(yīng)O-H/N-H的伸縮振動(dòng)；1713 cm-1、1499 cm-1、1273 cm-1和1154 cm-1的特征峰分別對(duì)應(yīng)于羧基或酰胺基團(tuán)的C=O、C=C、C-N及Fe-N的伸縮振動(dòng)。Fe-CDs的多種吸收峰表明其表面含有氨基、羧基等多種親水性能團(tuán)，并且Fe-N的吸收峰再次證明鐵元素的成功摻雜。

圖2（a）Fe-CDs的TEM圖；（b）Fe-CDs的粒徑分布圖；（c）Fe-CDs的紅外光譜圖；（d）Fe-CDs的X射線光電子能譜

通過(guò)X射線光電子能譜（XPS）驗(yàn)證Fe-CDs中元素組成，如圖2（d）中出現(xiàn)四個(gè)特征結(jié)合能峰，分別位于285.6 eV、399.1 eV、532.0 eV和715.1 eV，表明Fe-CDs除H元素外還有C、N、O、Fe四種元素。高分辨率XPS譜顯示，C 1s是由284.4 eV（C-C/C=C），285.6 eV（C-N），286.7 eV（C-O）和287.6 eV（C=O）四個(gè)特征峰構(gòu)成的（圖3a）。N 1s譜中顯示了398.2 eV（N-Fe），399.5 eV（吡咯N）和401.2 eV（N-H）三個(gè)特征峰（圖3b）。由圖3C可以看出，O 1s譜是由531.3 eV（C-OH）和532.4 eV（C=O）兩個(gè)特征峰構(gòu)成的。Fe 2p譜中顯示了碳點(diǎn)中Fe的710.1 eV（Fe 2p1/2）和726.1 eV（Fe 2p3/2）兩個(gè)特征峰（圖3d）。XPS光譜結(jié)果與紅外光譜具有良好的一致性，進(jìn)一步證明了鐵元素的成功摻雜。

圖3 Fe-CDs的高分辨X射線光電子能譜（a）C 1s；（b）N 1s；（c）O 1s；（d）Fe 2p