[發明專利]一種碳量子點—聚N-異丙基丙烯酰胺復合材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210142900.0
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN102675565A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 劉文廣;劉璐;李文琛
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/54;A61L31/04;A61L31/14;A61K47/32;C09K11/65
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明涉及一種基于碳量子點的復合材料及其制備方法，更具體地說，涉及一種碳量子點與溫敏高聚物的復合材料及其制備方法。

背景技術

作為一種新型的熒光材料，近年來，碳量子點（CD）在合成和應用方面都有著巨大的突破。碳量子點有著穩定的可調節的光致發光特性。此外，相比于傳統的金屬半導體量子點材料，碳量子點在生物相容性方面有著巨大的優勢。這就為它在生物醫藥領域的廣泛應用前景奠定了基礎。當前，在碳量子點與其他無機材料的結合方面取得許多進展。如，將碳量子點接于二氧化硅納米顆粒的表面用作太陽能電池的感光劑；硅砂修飾碳量子點接于玻璃表面，形成透明的可發射熒光的立體結構等。然而，當先對于碳量子點的修飾主要集中于其與無機材料的結合，而有機材料修飾的碳量子點卻少有研究。事實上，聚合物與無機納米顆粒的復合物可以兼具有機和無機材料的優勢，使復合物具有多重功能。例如聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）屬于溫敏材料，當溫度高于其最低臨界溶解溫度時，聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）會發生親水-疏水轉變，故常用于無機納米顆粒的溫敏改性，聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）修飾的無機納米顆粒常用于藥物釋放載體和光學器件當中。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種納米碳量子點與高聚物相結合的聚合物，更加具體說，涉及一種碳量子點與溫敏高聚物聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）的復合材料及其制備方法，將碳量子點的熒光性能和聚合物的溫敏性能進行有效結合。

本發明的上述目的通過下述技術方案予以實現：

一種碳量子點—聚N-異丙基丙烯酰胺復合材料，按照下述步驟進行制備：

首先，即步驟1，將丙三醇、聚乙烯亞胺（PEI）和磷酸鹽溶液（pH?7.4）混合均勻后進行微波處理，將反應后的產物冷卻、稀釋、進行透析，除去鹽分及未反應的甘油、PEI，凍干，即可得到碳量子點（CD），具體來說，向燒瓶中加入丙三醇、聚乙烯亞胺（PEI）和磷酸鹽溶液（pH7.4），劇烈攪拌，形成均勻溶液。用微波爐微波處理得到的均勻溶液10分鐘；反應終止后，用去離子水稀釋反應產物，再用透析袋(截留分子量1000)在去離子水中透析，8小時換一次水，透析5天后凍干。即可得到碳量子點（CD）

其次，即步驟2，將碳量子點進行溴修飾，即將碳量子點的溶液和2-溴代異丁酸均勻混合后，加入N-羥基丁二酰亞胺（NHS）和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽（EDC·HCl）進行反應，具體來說，將碳量子點的溶液和2-溴代異丁酸均勻混合，用鹽酸調節pH至5.0。之后，向混合溶液中加入N-羥基丁二乙酰胺（NHS）和1-乙基-3-（3-二甲基氨基丙基）-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽（EDC·HCl），室溫反應24小時；反應結束后，將混合溶液加入透析袋（截留分子量1000），在去離子水中透析，8小時換一次水，透析3天。凍干后得到Br修飾的碳量子點納米顆粒（CD-PEI-Br）

最后，即步驟3，利用ATRP方法進行反應，將N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM）、Br修飾的碳量子點納米顆粒和配體1,4,8,11-四甲基-1,4,8,11-四氮環十四烷（Me4Cyclam?CAS為41203-22-9，購于Alfa?Aesar公司）放入容器中，在惰性氣體保護下進行反應，具體來說，向Schlenk管中加入氯化銅和甲醇，用液氮凍融循環三次除去反應體系中的氧氣。將N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM）、Br修飾的碳量子點納米顆粒和Me4Cyclam溶于甲醇中，在氮氣保護下用注射器加入反應體系中，再凍融循環三次。室溫反應24小時后，反應終止；將反應溶液加入透析袋（截留分子量3500），在去離子水中透析，8小時換一次水，透析3天。凍干后得到碳量子點—聚N-異丙基丙烯酰胺復合材料。