[發(fā)明專利]一種單光子/雙光子無定形碳點(diǎn)的制備及生物應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2014-10-09
• 公開（公告）號: CN104386665B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王景霞;童剛生;劉濤;段學(xué)志;周興貴;朱新遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 華東理工大學(xué)
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15;C09K11/65
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及熒光碳納米材料的制備，尤其涉及一種單光子/雙光子無定形碳點(diǎn)的制備及其生物應(yīng)用。

背景技術(shù)

雙光子熒光技術(shù)由于其激發(fā)光可選擇近紅外光，從而大大提高了穿透組織的深度，避免了紫外光對組織的損傷。與顯微鏡技術(shù)相結(jié)合，雙光子熒光技術(shù)可降低組織背景對成像的干擾，提高分辨率，從而可對活體組織進(jìn)行深層觀察。與傳統(tǒng)的雙光子量子點(diǎn)或有機(jī)染料相比，碳點(diǎn)具有良好的熒光性能和生物相容性，光穩(wěn)定性以及易于官能化等諸多優(yōu)勢，在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，熒光碳點(diǎn)的生物成像多局限于紫外光激發(fā)成像，眾所周知，紫外光穿透組織的能力有限且光毒性大，從而限制了碳納米點(diǎn)在生物組織或活體中的應(yīng)用。因此，碳點(diǎn)的雙光子性能一經(jīng)報(bào)道立即引人矚目。目前有關(guān)雙光子碳點(diǎn)的研究仍存在諸多問題，如Cao等(L.Cao，X.Wang，M.J.Meziani，F(xiàn).Lu，H.Wang，P.G.Luo，Y.Lin，B.A.Harruff，L.M.Veca，D.Murray，S.Y.Xie and Y.P.Sun，J.Am.Chem.Soc.2007，129，11318-11319)通過激光消融法制備碳核，并飾以聚合物提高其量子產(chǎn)率和生物相容性，制備了一種雙光子碳點(diǎn)，但工藝條件苛刻而繁瑣，所得碳點(diǎn)量子產(chǎn)率較低。Kong等(B.Kong，A.Zhu，C.Ding，X.Zhao，B.Li and Y.Tian，Adv.Mater.，2012，24，5844-5848)以電化學(xué)法制備碳點(diǎn)，隨后表面接枝具有多苯環(huán)的有機(jī)雜環(huán)分子而得到雙光子碳點(diǎn)，該方法合成過程復(fù)雜，量子產(chǎn)率不高。因此，研發(fā)具有較高量子產(chǎn)率，生物毒性更低，制備方法簡單的綜合性能良好的雙光子碳點(diǎn)尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種制備方法簡單，量子產(chǎn)率高，生物毒性小，綜合性能良好的單光子/雙光子無定形碳點(diǎn)的制備及其生物應(yīng)用。本發(fā)明通過水熱法對檸檬酸和聚酰胺-胺混合溶液的處理，得到了量子產(chǎn)率為10％～30％的雙光子碳點(diǎn)，且該碳點(diǎn)的生物毒性很小，可很好的應(yīng)用于細(xì)胞的單光子/雙光子成像。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

第一方面，本發(fā)明涉及一種單光子/雙光子無定形碳點(diǎn)的制備方法，所述方法包括如下步驟：以水為溶劑，聚酰胺-胺和檸檬酸在150～200℃下水熱反應(yīng)1～8小時(shí)，得到棕黃色的碳點(diǎn)粗產(chǎn)物；所述碳點(diǎn)粗產(chǎn)物經(jīng)透析和過濾純化后得到單光子/雙光子無定形碳點(diǎn)水溶液，烘干，即得所述單光子/雙光子無定形碳點(diǎn)。

作為優(yōu)選方案，所述聚酰胺-胺、檸檬酸和水的質(zhì)量比為(0.05～2)∶(2～15)∶100。

作為優(yōu)選方案，所述聚酰胺-胺為線性或超支化結(jié)構(gòu)的聚合物。

作為優(yōu)選方案，所述線性或超支化結(jié)構(gòu)的聚酰胺-胺由1-(2-氨乙基)哌嗪(1-(2-aminoethyl)piperazine)和N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺(N，N’-methylene bisacrylamide)按摩爾比1∶1合成。本發(fā)明中具體合成方法參照(Synthesis and Gene Delivery of Poly(amido amine)s with Different Branched Architecture.Biomacromolecules 2010，11，489-495)。

作為優(yōu)選方案，所述檸檬酸為無水或含結(jié)晶水的檸檬酸。

作為優(yōu)選方案，所述水熱反應(yīng)的溫度為180～200℃。

作為優(yōu)選方案，所述水熱反應(yīng)是在水熱釜中密封進(jìn)行的，水與水熱釜的體積比為1∶5～1∶2。

作為優(yōu)選方案，所述透析采用的透析袋的截留分子量為1000～10000Da；所述過濾純化采用的濾膜孔徑為0.22μm。

第二方面，本發(fā)明還涉及一種本發(fā)明的制備方法制得的單光子/雙光子無定形碳點(diǎn)在細(xì)胞標(biāo)記中的應(yīng)用。

作為優(yōu)選方案，本發(fā)明的制備方法制得的單光子/雙光子無定形碳點(diǎn)用于生物成像。

作為優(yōu)選方案，本發(fā)明的制備方法制得的單光子/雙光子無定形碳點(diǎn)用于癌細(xì)胞的單光子和雙光子成像。

作為優(yōu)選方案，將所述單光子/雙光子無定形碳點(diǎn)與細(xì)胞共孵育后得到單光子/雙光子細(xì)胞圖像。

作為優(yōu)選方案，本發(fā)明的制備方法制得的單光子/雙光子無定形碳點(diǎn)用于藥物可視輸送系統(tǒng)。

在本發(fā)明中，所述的碳點(diǎn)粒徑約為10nm且主要組成為無定形碳。