石墨烯為當今最熱門的材料之一,將其奈米化變成石墨烯量子點後,更能夠彰顯
其光學特性,用於生物醫學偵測研究上。然而,可引發樣品非線性多光子吸收效
應的飛秒雷射系統無疑地是研究其光學特性的最佳工具。本團隊開發之單一尺寸
石墨烯量子點為主的生醫奈米材料,其光電與光化學性質如下:1. 單一尺寸石墨烯為主之量子點奈米材料,如石墨烯量子點、氮-石墨烯量子點、胺基-石墨烯量子點與氮-胺基-石墨烯量子點等,藉單光子雷射激發與多光子非線性激發後有效率地產生活性氧進行光動力治療,殺死多重抗藥性細菌與癌細胞。2. 含氮/胺基之石墨烯量子點中,隨著含氮量與胺基增加、羧根減少,產生活性氧量也隨之增加,光動力治療效率也因此增加。3. 含氮之石墨烯量子點中,隨著含氮量增加,發出螢光或冷光之效率和量子產率也隨之增加;氮-胺基-石墨烯量子點中,隨著含氮量與胺基增加,發出螢光/冷光
之效率和量子產率也隨之增加。材料的螢光/冷光放光區域分別在紫外光區、可見光區、與近紅外光區。4. 石墨烯為主之量子點材料,有極佳之雙光子特性,如:螢光/冷光量子產率、雙光子吸收、雙光子放射冷光、雙光子穩定性、雙光子吸收截面、放射衰弱速率/非放射衰弱速率之比例、與縮短其生命期。5. 由於石墨烯為主之量子點材料受單光子雷射激發與多光子非線性激發後會發出穩定、極強、與從紫外光區至近紅外光區不同波長的螢光/冷光,故可當作一高效率之單光子與雙光子影像針,特別是三維空間中,可藉量子點所放出之螢光/冷光來偵測與追蹤受測物之所在位置,只需極低之能量與極短之激發時間,即可到達高效率的治療與顯影效果。6.包覆聚合物於石墨烯為主之量子點表面時,若不外露或減少羧根於材料表面、聚合物中含有氧、氮、磷、硼、或硫元素時,量子點有上述極佳之雙光子特性。7. 於抗體之Fc位置連結上已包覆聚合物之石墨烯為主之量子點,取代傳統有機化學染劑,當作一佳發光材料,並測試抗體之專一性與效價,形成一多功能奈米生醫探針、小型量產並降低成本。綜合以上結果,本發明利用此高效率的偵測探針、配合飛秒雷射系統與非線性多光子激發效應機制,能夠即時觀察與偵測多重抗藥性物種、並且將其消滅,發展出一套多功能標靶偵測、診斷與治療平台;此外,值得未來進行臨床研究,更進一步探討此生醫奈米材料所有的光電和光化學性質、與了解此材料於免疫奈米醫
學上所扮演的角色。