1.3熒光量子產(chǎn)率的測定

Fe-CDs的熒光量子產(chǎn)率（QY）測定，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，限定激發(fā)波長下的吸光度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，測量并記錄Fe-CDs的熒光強度變化，研究在生物體中共存物對Fe-CDs熒光的影響。

1.5 Fe-CDs檢測pH的方法

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

1.6細胞毒性測試

通過MTT方法評估制備的Fe-CDs對人宮頸癌HeLa細胞的細胞毒性。首先將含細胞的96孔細胞培養(yǎng)板放在37℃，體積分數(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)基再進行孵育24 h，記為實驗組，每組至少含有6個平行樣本。將未加入Fe-CDs處理過細胞記為空白組，隨后在每個孔內(nèi)加入20μL，5.0 mg/mL MTT試劑，進一步孵化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后用酶標儀測定在490 nm處混合物的光密度（OD）。細胞存活能力通過以下等式計算：

細胞存活率（%）=（OD實驗組/OD對照組）×100%

OD實驗組為加入Fe-CDs的細胞光密度，OD對照組為未加入Fe-CDs的細胞光密度。

1.7細胞成像實驗

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

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，通過一步水熱法制備了黃色熒光Fe-CDs，并通過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。通過電感耦合等離子體發(fā)射光譜（ICP-OES）驗證鐵元素的摻雜量，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的表面官能團結(jié)構(gòu)，3384 cm-1附近明顯的吸收峰對應O-H/N-H的伸縮振動；1713 cm-1、1499 cm-1、1273 cm-1和1154 cm-1的特征峰分別對應于羧基或酰胺基團的C=O、C=C、C-N及Fe-N的伸縮振動。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，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X射線光電子能譜（XPS）驗證Fe-CDs中元素組成，如圖2（d）中出現(xiàn)四個特征結(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）兩個特征峰構(gòu)成的。Fe 2p譜中顯示了碳點中Fe的710.1 eV（Fe 2p1/2）和726.1 eV（Fe 2p3/2）兩個特征峰（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