可是到项目结题时 , 研究碳点养蚕的论文还没有发表 。 熊焕明说:“可见一个原创的、探索性的想法 , 从试验到成功到发表是多么不容易 。 上海的地理气候决定了只有春季能养蚕 , 也就是说这个想法变成现实经历了 4 个春季 。 ”
2018 年春 , 该团队把实验室所有的碳点都试了一遍 , 发现家蚕有的中毒身亡 , 有的停滞生长 , 有的不能吐丝结茧 , 有的貌似一切正常 , 但是完全不能发光 , 这让大家都很泄气 。
2019 年春 , 熊焕明鼓励学生振作起来 , 通过重复文献中别人发表的碳点合成 , 然后再试验自己的家蚕 。 他们渐渐发现只有从生物质出发合成的碳点 , 对蚕才是安全的 。 期间 , 该团队试验过的生物质有各种菜叶、水果、牛奶 。 尽管用了这些 , 蚕还不能发光 , 但是起码能健康地活下来、甚至繁衍后代了 。
2020 年春 , 新冠疫情爆发 , 整个春季实验室都处于关停状态 , 熊焕明在家也不能上班 。 当时 , 他岳父患癌住院 , 爱人每天都在医院照顾他 , 他自己承包了所有家务活 。
他回忆称:“我有两个孩子 , 一个小学生天天上网课 , 一个幼儿园小朋友在家捣乱 , 有空的时候玩点什么好呢?我家楼下有几颗桑树 , 我就带他俩在家养蚕 , 小朋友很兴奋地观察到蚕生长的全部过程 , 包括蛾子交配产卵 , 卵又孵化生出蚁蚕 。 我尝试给蚕喂点荧光粉 , 用激光笔照射一下 , 蚕体果然可以发光!但是 , 蚕很快就不行了 。 一旁的小朋友说 , 蚕只能吃桑叶啊 , 不能乱喂东西 。 一句话启发了我 , 等到开学时我立刻安排学生用桑叶合成碳点 , 发现了荧光性能优异的红光碳点 。 但是此时桑叶老了 , 蚕已经不能吃了 , 试验又中断了 。 ”
2021 年春 , 确定了桑叶合成碳点之后 , 养蚕的实验势如破竹 。 实验室成员发现五龄蚕快要结茧的时候 , 身体会变得透明 , 这是荧光成像的最佳时机 , 只需在五龄期用碳点喂蚕就能观察到蚕体发光 。
可到了结茧时 , 他们又遇上了新难题 , 虽然喂了同样的碳点 , 结的茧子却各不相同 , 不仅外观颜色不同 , 有白的、黄的、灰的、粉的 , 而且发光颜色也不同 , 还有很多不发光的 。
他让学生查了文献 , 又请教了苏州大学的专家 , 才知道从网上买的家蚕品种混杂 , 要筛选出合适的品种才行 。 然后又是紧锣密鼓地做实验 , 学生非常辛苦 , 一个人照顾几百条蚕的吃喝拉撒 , 还要做各种分析测试 , 几乎通宵达旦 , 最后终于找到能充分表达碳点的家蚕品种 。
可用于纺织和给药治疗等
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谈及应用前景 , 熊焕明表示:“第一个应用当然是将荧光蚕丝用于纺织 , 制作衣物和装饰品 。 第二个应用是包裹药物 , 利用蚕丝生物降解的特点给药治疗 , 在这个过程中碳点荧光的消散意味着药物完全释放 , 相当于一个荧光探针 。 ”
同时 , 他表示:“论文工作量很大 , 却只有 3 个作者 。 第一作者刘俊是我的硕士生 , 第二作者是她的男朋友 , 虽然他不是我们课题组的 , 却帮忙做了很多实验 。 我跟刘俊说咱们得把蚕解剖了 , 分析一下碳点在蚕体内分布和代谢的情况 。 刘俊找男朋友帮忙 , 结果小伙子不敢动手 , 最后还是刘俊自学成才 , 自己一个人把解剖分析的工作全干完了 。 化学专业的研究生自学蚕的解剖 , 照着网上的教程就把这么精细复杂的工作完成 , 真是不简单 。 ”
在后续计划上 , 该团队正在制备各种颜色发光的碳点用来喂蚕 , 希望得到五颜六色的的荧光蚕丝 , 这方面已经有了一些进展 。 另外 , 他们希望从桑叶中找到合成红光碳点的有效成分 , 最好是准确的分子结构 , 从而设计一个更高效、产率高的合成 , 以便大规模地制造发光性能优异的碳点 。 很明显它不仅仅能喂蚕 , 还能作为生物荧光探针用于生物技术领域 。
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