《Surfaces and Interfaces》：REVIEW ON BIOWASTE-DERIVED CARBON QUANTUM DOTS IN HYDROGEL FOR BIOMEDICAL APPLICATIONS
编辑推荐：
碳量子点（CQDs）生物合成及其水凝胶复合材料的生物医学应用研究进展。通过整合可持续生物废弃物来源的CQDs与生物相容性水凝胶，构建多功能生物医学系统，综述了合成技术、表征方法及在药物递送、生物成像和再生医学中的创新应用，并探讨了稳定性提升、毒性评估等关键挑战与未来方向。
Ramadurai Murugan|S. Soowrish|A. Kanimozhi|Dhasha Neha|Meivelu Moovendhan
印度泰米尔纳德邦金奈Saveetha大学Saveetha医学与技术科学研究所（SIMATS）下属的Saveetha医学院及附属医院
摘要
碳量子点（CQDs）是一种新兴的纳米材料，具有较大的表面积以及优异的光学、电子和生物相容性特性，因此在广泛的生物医学应用中极具吸引力。由于其超小的尺寸（<10 nm）和可调的物理化学性质，CQDs被广泛应用于生物成像、靶向药物输送、生物传感和治疗领域。本文重点探讨了从生物废弃物材料制备的CQDs在合成、表征和生物医学应用方面的最新进展，尤其是它们与水凝胶基质的结合。将可持续来源的生物废弃物衍生CQDs与生物相容性和机械适应性强的水凝胶结合，为开发低成本且环保的生物医学系统提供了有前景的平台。本文总结了CQD-水凝胶复合材料的研究进展，分析了当前面临的问题和限制，并指出了这一快速发展的领域的未来研究方向。通过整合现有知识，本文旨在促进生物废弃物衍生CQDs在先进生物医学技术中的进一步研究和转化应用。
章节摘录
引言
近年来，碳量子点（CQDs）因其独特的光学、电子和生物相容性特性而受到越来越多的关注，使其成为众多生物医学应用的理想候选材料[1]。利用可再生资源并减少废弃物，从生物废弃物中制备CQDs为传统合成方法提供了一种环保且可持续的替代方案[2]。相比之下，水凝胶由聚合物网络构成，具有出色的...
碳量子点在水凝胶复合材料的合成
在通过化学或物理交联方法赋予水凝胶机械和化学性能的过程中，通常使用均聚物或共聚物。通过将各种CQDs嵌入水凝胶基质中，已经制备出了许多CQD-水凝胶复合材料[21]。为实现均匀分布，采用了多种技术，例如在含有CQDs的溶液中进行水凝胶凝胶化（如图3(a)所示）；或者将制备好的CQDs嵌入...
表征技术
了解由生物废弃物制成的CQDs的光学、表面和结构特性对于判断其是否适用于生物医学应用至关重要。通常需要使用透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和光致发光光谱等方法来表征CQDs的尺寸、形态、官能团和光学性质[31]。...
生物医学应用
CQDs与水凝胶的结合赋予了复合材料协同、独特且实用的特性，这些特性是单个组分所不具备的。凭借其生物相容性、高含水量和三维结构，CQD-水凝胶复合材料能够模拟人体组织的微环境。此外，它们在药物输送等生物医学应用领域展现出巨大潜力...
挑战与未来展望
尽管在从生物废弃物中制备碳量子点（CQDs）方面取得了显著进展，但仍存在一些挑战。提高CQDs的稳定性和量子产率对于提升其在传感、生物成像和光伏设备等应用中的性能至关重要。生物相容性和低毒性同样重要，尤其是在生物医学和环境应用中，这需要仔细评估毒性并采用可控的合成策略。
结论
对于众多生物医学应用而言，将生物废弃物衍生的碳量子点（CQDs）整合到水凝胶基质中是一种创新且革命性的方法。通过利用水凝胶合成的生态优势及其固有的生物相容性，这些创新物质为治疗学、诊断学和再生医学的发展带来了前所未有的机遇。学者们可以设计出针对特定目标的创新方法...
CRediT作者贡献声明
RM、MM和SS：概念构思、初稿撰写、数据验证。SS和AK：验证、审稿与编辑、资金筹措。
CRediT作者贡献声明
Ramadurai Murugan：初稿撰写、指导、软件使用、资源协调、概念构思。S. Soowrish：初稿撰写、可视化处理、验证。A. Kanimozhi：初稿撰写、可视化处理、资源协调。Dhasha Neha：初稿撰写、软件使用、资源协调。Meivelu Moovendhan：审稿与编辑、初稿撰写、可视化处理、验证、指导、软件使用、资源协调、概念构思。利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
