Carbon dots as versatile nanozymes for biomedical and environmental applications

Resumo

Pontos de carbono, como um dos nanomateriais à base de carbono, com excelentes propriedades fluorescentes e baixa toxicidade, mostram grande potencial em biociência e biotecnologia. Aqui, cultivamos brotos de feijão-mungo com diferentes concentrações de pontos de carbono (CDs) e estudamos o crescimento da planta e a fotossíntese. Descobrimos que os CDs mostram um efeito dose-resposta no crescimento de brotos de feijão-mungo, incluindo alongamento da raiz, alongamento do caule e biomassa. Os CDs em concentração ideal também promovem o vigor da raiz e o nível de umidade das sementes, o que pode ter levado à promoção do crescimento e desenvolvimento da planta. Além disso, brotos de feijão-mungo tratados com CDs apresentam um aumento de até 21,9% no conteúdo de carboidratos em comparação com o controle. Presumimos que o aumento de carboidratos pode estar relacionado ao papel dos CDs na fotossíntese. Investigações posteriores revelaram que os CDs podem aumentar a atividade do fotossistema, melhorando a taxa de transferência de elétrons. O tratamento com CDs também afeta outros indicadores críticos na fotossíntese, como o conteúdo de clorofila e a atividade da rubisco. Essas descobertas mostram-se consideravelmente promissoras na pesquisa biológica e na produção agrícola.

Abstract

Carbon dots, as one of carbon-based nanomaterials, with excellent fluorescent properties and low toxicity show great potential in bio-science and bio-technology. Here, we grew mung bean sprouts with different concentration of carbon dots (CDs) and studied the plant growth and photosynthesis. We found CDs show a dose-response effect on the growth of mung bean sprouts, including root elongation, stem elongation and biomass. CDs at optimal concentration also promote the root vigor and moisture level of seeds, which may have led to the promotion of plant growth and development. Moreover, mung bean sprouts treated with CDs exhibit an increase up to 21.9% in carbohydrates content compared to the control. We assumed that the increase of carbohydrates might be related to the role of CDs in photosynthesis. Further investigation revealed that CDs can enhance the photosystem activity by improving the electron transfer rate. CDs treatment also affect other critical indicators in photosynthesis, such as chlorophyll content and rubisco activity. These findings show considerable promise in biological research and agriculture production.