[發明專利]雜原子摻雜的多功能碳量子點作為光敏劑在抗微生物材料中的應用

有效

• 申請號: 201310053636.8
• 申請日: 2013-02-19
• 公開（公告）號: CN103109867A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 葛介超;汪鵬飛;藍敏煥;劉衛敏;張洪艷
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: A01N59/26
• 分類號: A01N59/26;A01N59/02;A01N59/00;A01N59/22;A01P1/00;A01P3/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 張文祎

技術領域

本發明涉及一種雜原子摻雜的多功能碳量子點作為光敏劑在抗微生物材料中的應用。

背景技術

近年來，環境污染問題己成為各國普遍關注的重大問題，大量的有害細菌廣泛存在于自然界中，空氣、水、土壤、各種物體表面、人體表面、與外界相通的體腔以及人類的許多日常用品上，均存在種類繁多、數量巨大的有害細菌，人們的健康也隨時隨地受到各種細菌病毒的侵蝕。同時大量抗生素的濫用現象導致大量耐藥菌群不斷出現。如何有效降低和防止人類生活環境中各種病原微生物對人類生活的影響和危害，避免細菌的耐藥性以減少由此引發的各類感染性疾病逐漸成為社會的共識。目前使用的基于二氧化鈦半導體及其復合物的抗菌材料由于其禁帶寬度較寬（Eg=3.2eV），只有波長小于387nm的紫外線才能激發二氧化鈦滅菌殺毒，而紫外線僅占自然光輻射總量的4%左右，可見二氧化鈦抗菌材料對太陽能利用率不高[Photochem.Photobiol.Sci.,2011,10,712]。因此研制能被太陽光譜中的可見光激發的高效、無毒、持久的抗菌材料既是未來的研究方向，也是一個既有社會意義又有經濟意義課題。

碳元素是地球上所有已知生命的基礎。由于其具有多樣的電子軌道特性(sp¹、sp²、sp³)，因此形成許多結構和性質奇特的物質。碳量子點具有吸收光譜寬、抗光漂白性能好、生物相容性好、無毒性、易于功能化、能夠高產率制備等特性，有望在光電子器件、納米催化劑、生物分析、熒光成像和光熱治療癌癥等技術領域顯示其廣闊的應用前景[Angew.Chem.Int.Ed,2010,49,6726-6244;Chem.Comm.2012,48.3686-3705；J.Mater.Chem.,2012,22,24230-24253]。目前，關于雜原子摻雜的碳量子點的制備及其應用研究才剛剛開始，而關于雜原子摻雜的碳量子點在光動力學抗菌方面的應用研究還是空白。因此，探索開發基于水溶性碳量子點的高效、低毒、光穩定性好的光動力學抗菌材料對人類健康、國民經濟和科學研究都具有及其重要的意義。

發明內容

本發明要解決的第一個技術問題是提供一種雜原子摻雜的水溶性碳量子點作為新型光敏劑在微生物材料上的應用。

本發明所述雜原子摻雜的水溶性碳量子點，其制備方法如下：

1)向共軛聚合物中加入0.01～1000倍共軛聚合物質量、0～1M的酸或堿的水溶液，混合均勻，得到反應液；

2)將反應液加熱到100℃～500℃，反應1～48小時；

3)反應完后自然冷卻，收集反應液，分離提純，得到雜原子摻雜的水溶性碳量子點。

優選地，所述共軛聚合物選自具有以下結構式的共軛聚合物中的一種或多種：

式中：

結構式PT中，m、n和k為0～10000的自然數，m、n和k不同時為0；結構式PPV、PF、PPP、PE中，n為1～10000的自然數；

其中：Ar₁為呋喃，噻吩，硒吩，吡咯，吡啶，苯，萘，蒽，芘，吲哚，香豆素，熒光素，咔唑，羅丹明，氰基染料，芴或喹啉；

其中：Ar₂為下列結構式中的一種：

其中：X，Y，Q，E，F，分別或同時獨立的為O、N、S、Si、Se、P、As、Ge、Gd、B、Sb、Te、N-R₅或Si-R₆R₇；

其中：Z，G，R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆，R₇，R₈，R₉，R₁₀，R₁₁，R₁₂，R₁₃，R₁₄，R₁₅分別或者同時獨立為氫原子、1～18個碳的烷基、羥基、巰基、羧基、氨基、酰胺、酸酐、氰基、烯基、炔基、芳基、酯基、醚基、季銨鹽、磺酸鹽、磷酸鹽或聚乙二醇基。

優選地，步驟1）中，所述酸選自下列酸中的一種或多種：鹽酸、次氯酸、高氯酸、氫溴酸、次溴酸、高溴酸、碘酸、次碘酸、高碘酸、氫氟酸、硼酸、硝酸、亞硝酸、醋酸、檸檬酸、硫酸、次硫酸、碳酸、磷酸、焦磷酸、次磷酸。