형광 특성 조절이 가능한 탄소점의 개발 및 바이오메디컬 응용 = Development of Tunable Fluorescent Carbon Dots and Their Biomedical Applications

국문 초록 (Abstract)

본 총설에서는 형광 특성 조절이 가능한 탄소점(carbon dots)을 중심으로 바이오메디컬 응용에 대한 최신 연구 동향을다루고자 한다. 높은 광안정성과 우수한 생체 적합성을 가지는 탄소점은 합성 설계에 따라 형광 특성과 표면 작용기를 조절할 수 있어 차세대 형광 나노소재로 주목받고 있다. 먼저, 전구체와 합성 경로에 의존하여 탄소점의 화학적및 구조적 특성에 미치는 영향을 논의하고, 이러한 차이가 형광 발광 특성에 미치는 영향을 발광 메커니즘 관점에서살펴본다. 이어 바이오이미징, 측방 유동 분석을 포함한 바이오센싱, 약물 전달 및 광학적 치료 등 바이오메디컬 분야에서 보고된 대표적인 응용 사례를 소개한다. 또한 실제 시료 분석 및 응용 시의 한계와 이에 대한 대응 전략을 함께논의하고자 한다. 마지막으로 기능성 탄소점 기반 바이오소재 연구의 향후 발전 방향과 가능성을 제시하고자 한다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This mini-review aims to discuss recent research trends in biomedical applications, focusing on carbon dots with tunable fluorescence properties. Carbon dots, which possess high photostability and excellent biocompatibility, have attracted considerable attention as next-generation fluorescent nanomaterials due to their ability to control fluorescence characteristics and surface functional groups through synthetic design. First, we discuss how differences in precursors and synthetic pathways influence the chemical and structural properties of carbon dots and how these differences affect their photoluminescence characteristics from the perspective of emission mechanisms. Subsequently, representative applications reported in biomedical fields, including bioimaging, biosensing such as lateral flow assays, drug delivery, and phototherapy, are introduced. In addition, the limitations encountered in real sample analysis and practical applications, along with corresponding strategies to address them, are discussed. Finally, this review presents the future research directions and development potential of functional carbon dot-based biomaterials.