Préparation facile de l'eau

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 10550 (2022) Citer cet article

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Les points de carbone (CD) sont classés comme une classe émergente de nanomatériaux de dimension zéro ayant une biocompatibilité, une photoluminescence, une surface accordable et des propriétés hydrophiles élevées. Les CD présentent donc actuellement un intérêt pour les applications de bio-imagerie et de nanomédecine. Dans ce travail, des CD fonctionnalisés au polyéthylène glycol (CD-PEG) ont été préparés à partir de grappes de fruits vides de palmier à huile par une technique hydrothermale en un seul pot. Le PEG a été choisi comme agent passivant pour améliorer la fonctionnalité et les propriétés de photoluminescence des CD. Pour préparer les CD-PEG, les effets de la température, du temps et de la concentration de PEG ont été étudiés sur les propriétés des CD. Les CD-PEG tels que préparés ont été caractérisés par plusieurs techniques, notamment la diffusion dynamique de la lumière, la microscopie électronique à transmission haute résolution, la spectroscopie photoélectronique à rayons X, la spectroscopie de fluorescence, la spectroscopie Raman, la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier et l'analyse thermogravimétrique. Les CD préparés dans des conditions hydrothermales à 220 ° C pendant 6 h avaient une morphologie sphérique d'un diamètre moyen de 4, 47 nm. Après modification, les CD-PEG étaient photosensibles avec une excellente propriété de photoluminescence. Les CD-PEG ont ensuite été utilisés comme support de médicament pour l'administration de doxorubicine [DOX] au CaCo-2, des cellules cancéreuses du côlon in vitro. DOX a été chargé avec succès sur la surface des CD-PEG, confirmé par les modèles de spectromètre de masse à temps de vol FT-IR et de désorption/ionisation laser assistée par matrice (MALDI-TOF/MS). Le traitement sélectif des CD-PEG-DOX contre les cellules du cancer colorectal, par rapport aux cellules fibroblastiques humaines normales, a été démontré avec succès.

Les points de carbone (CD) constituent une nouvelle classe de petits nanomatériaux fluorescents d'une taille moyenne inférieure à 10 nm1. La composition de la structure centrale est principalement composée de carbone entouré ou intégré d'hétéroatomes et de groupes fonctionnels selon les techniques de synthèse2. Ces nanomatériaux de carbone ont été explorés pour leur bonne biocompatibilité, leur faible toxicité, leur photoluminescence stable, leur solubilité dans l'eau, leur fluorescence multicolore, leur surface spécifique élevée et leurs excellentes propriétés optiques. Les CD ont trouvé de nombreuses applications, par exemple la bioimagerie, la photocatalyse, l'administration de médicaments, la chimio-détection, la bio-détection et les cellules solaires. Plusieurs méthodes de synthèse de CD ont été développées avec diverses stratégies telles que l'oxydation électrochimique, l'oxydation chimique, l'ablation laser, la pyrolyse, la carbonisation hydrothermale et l'irradiation par micro-ondes3. Après avoir soigneusement évalué la littérature existante, il a été conclu que plusieurs techniques et types de matériaux influencent le rendement et les propriétés des CD synthétisés. Parmi eux, la synthèse hydrothermale est un moyen potentiel de synthèse de CD qui peut être étendu à une production à l’échelle industrielle. Divers précurseurs tels que l'écorce d'orange, l'écorce de mangue, la paille de blé, le lait, les algues, l'acide citrique, l'acide folique, l'urée, le glycérol et les déchets agricoles ont été signalés comme précurseurs des CD. Cependant, les CD produits à partir d’une méthode traditionnelle de carbonisation hydrothermale ont un faible rendement quantique. Pour résoudre ce problème, la synthèse en un seul pot développée de CD à surface passivée a été introduite pour améliorer leurs propriétés de fluorescence et leurs groupes fonctionnels en vue d'une utilisation comme nano-porteur de molécules ciblées4.

Plusieurs agents passivants ont été appliqués pour la modification des CD afin d'améliorer leur propriété photoluminescente, tels que le polyéthylène glycol [PEG] et la polyéthylèneimine [PEI]. Il a été constaté que la fixation de fragments hétéroatomiques à la surface des CD augmente l'émission fluorescente des CD. Le traitement au PEG, appelé PEGylation, est l'une des approches intéressantes pour la préparation de CD passivés. Ce polymère est non toxique, non immunogène, non antigénique, soluble dans l'eau et facilement conjugué à d'autres biomolécules5. Par exemple, le PEG-2000 a été utilisé comme modificateur de surface pour synthétiser des CD passivés au PEG avec un rendement quantique amélioré, tandis que des groupes -OH étaient substantiellement présents à la surface des CD6. Shen et coll. ont rapporté une synthèse hydrothermale réussie en un seul pot de CD à partir de graphène et de PEG-10000 pour l'application de photoélectrodes. La photoélectrode CD-PEG a montré un faible photocourant sous laser proche infrarouge (NIR) et des propriétés de fluorescence plus élevées par rapport aux CD non modifiés7. Campos et coll. démontré la synthèse hydrothermale d'un point de carbone fluorescent en utilisant le D-lactose comme source de carbone et le PEG-3350 comme matériau de revêtement pour produire un microgel à réponse thermique. Les CD-PEG ont été encapsulés dans des microgels. Les CD synthétisés avaient une forme sphérique d’une taille moyenne d’environ 4 nm. Les groupes hydroxyle du PEG ont été greffés avec succès sur les CD avec le processus de PEGylation8. Ruan et coll. ont étudié l'effet de différents modificateurs pour la synthèse des CD et ont découvert que le rendement quantique des CD-PEG était effectivement amélioré9.