Carbon Quantum Dots: Synthesis, Characterization and Biomedical Applications

Abstract

CQD are small carbon nanoparticles smallerl than 10 nm comprising distinctive properties, which have become an obligatory tool for traceabletargeted delivery, biomedical research, and different therapy applications. The objective of the present work was to consolidate the current literatureon the synthesis, characterization techniques, and biomedical applications of CQD. Two types of synthetic methods viz. top-down approach andbottom-up approach were used for the synthesis of CQD. The top-down approach includes the arc-discharge method, laser ablation method, andelectrochemical method. The bottom-up approach includes the thermal method, microwave-assisted method, hydrothermal and aqueous method,and the template method. In this review, we explain the recent progress of CQD in the biomedical field, focusing on their synthetic methods andcharacterization, followed by different applications. Carbon dots have extensive adequacy for in vivo and in vitro bioimaging and drug deliverystudies. Although more cytotoxicity studies of carbon dots are needed, the data above suggest a bright future for carbon dots in drug delivery andbioimaging studies.

Özet

KKN, ayırt edici özellik olarak, 10 nm’den daha küçük boyutu olan, küçük karbon nanopartiküllerdir ve izlenebilir hedeflenmiş salım, biyomedikal araştırma ve farklı terapi uygulamaları için zorunlu bir araç haline gelmiştir. Bu çalışmanın amacı, KKN’nın sentezi, karakterizasyon teknikleri ve biyomedikal uygulamaları ile ilgili güncel literatürü bir araya getirmekti. KKN sentezi için iki tip yapay yöntem yani yukarıdan aşağıya yaklaşım ve aşağıdan yukarıya yaklaşım kullanıldı. Yukarıdan aşağıya doğru yaklaşım, ark boşaltma yöntemini, lazer ablasyon yöntemini ve elektrokimyasal yöntemi içermektedir. Öte yandan aşağıdan yukarı yaklaşım, termal yöntem, mikrodalga destekli yöntem, hidrotermal ve sulu yöntem ve kalıp yöntemini içerir. Bu derlemede, CQD’nin biyomedikal alanda son dönemdeki ilerlemesini, sentetik yöntemlerine, karakterizasyonuna ve farklı uygulamalara odaklanarak açıkladık. Karbon noktaları, in vivo ve in vitro biyolojik görüntüleme ve etken madde salım çalışmaları için kapsamlı yeterliliğe sahiptir. Karbon noktaları için daha fazla sitotoksisite araştırması yapılmasına ihtiyaç duyulmasına rağmen, önceki veriler etken madde salımı ve biyolojik görüntüleme çalışmalarında karbon noktalarının parlak geleceğini göstermektedir.