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荧光碳点（carbon dot，CD）作为一种新兴的碳纳米材料，其荧光性能可与传统半导体量子点（QDs）相媲美，且不含任何有毒重金属元素，具备优异的环境友好性和生物相容性，在生物标记、生物传感、生化分析、光电子器件、光催化及药物载体等领域都有重要的应用价值。本文通过微波一步法制备了低分子二胺（4,7,10-三氧-1,13-十三烷二胺，TTDDA）和阳离子聚合物聚乙烯亚胺（PEI）修饰的CD（CD-TTDDA和CD-PEI）。通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）、元素分析（EA）、热失重分析（TGA）、高分辨透射电镜（HRTEM）、X射线衍射分析（XRD）、紫外-可见光吸收光谱（UV-Vis）、荧光光谱（FL）及荧光显微镜等手段，对所制备的CD进行了表征，探讨了其形成规律与光致发光机理。推断CD形成过程主要分为脱水、聚合、碳化和表面钝化阶段，并最终形成类似核-壳结构的纳米结构体，其内部为无定形碳或石墨碳，并掺杂有共轭芳环，外层为有机官能团、有机物或聚合物构成的钝化层，可对CD表面能量陷阱起到稳定修饰作用而增强CD荧光性能，且N原子的引入也对CD荧光性能起到增强作用。凝胶电泳、透射电镜和Zeta电位测定结果表明，CD-PEI具有结合DNA的能力，可将DNA压缩成适宜细胞胞吞尺度的纳米复合物，且不同微波时间制备的CD-PEI-A（5min）、CD-PEI-B（10min）和CD-PEI-C（15min）拥有不同的Zeta电位大小和DNA复合能力，其原因为微波时间越长，PEI分子上氨基消耗越大，获得的CD-PEI的表面电荷密度则越低。本文首次将CD-PEI用于体外基因转染。对于COS-7和HepG-2细胞系，在有血清或无血清条件下，CD-PEI-A、CD-PEI-B介导的基因转染均可以获得与正对照支化PEI（Mw=25kDa）相当的转染效率，部分复合比下甚至超过正对照。CD-PEI自身的多色荧光特性，在转染过程中起到细胞成像的作用，可直观判断CD-PEI/DNA复合物胞吞与内涵体逃逸等情况。因此，CD-PEI具有双重功能：基因传递与荧光成像。这种新型的集转染能力与荧光标记能力于一体的多功能纳米材料在非病毒基因载体中具有潜在应用价值。