[發(fā)明專利]一種L?鳥氨酸鹽酸鹽碳點的制備方法

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• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106833633A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王小波;李進;周方正
• 申請（專利權(quán)）人: 湖北醫(yī)藥學(xué)院
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65
• 代理公司: 重慶百潤洪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司50219
• 代理人: 劉立春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種L-鳥氨酸鹽酸鹽碳點的制備方法。

背景技術(shù)

碳點(Carbon Dots,CDs)是近年來出現(xiàn)的一種新型熒光碳納米粒子，是一種近似球型且直徑<10nm的零維半導(dǎo)體納米晶體，由極少分子或是原子組成的納米團簇。碳點通常由C，H，O，N 4種基本元素組成，碳點熒光強而穩(wěn)定，耐光漂白，無光閃爍現(xiàn)象；分子量和粒徑都很小，生物相容性好，毒性低，激發(fā)光譜寬而連續(xù)，其特有的量子尺寸效應(yīng)使其光學(xué)性質(zhì)具有隨粒徑大小而變化的特性，這種特性使其熒光發(fā)射光譜在可見光到近紅外光區(qū)范圍內(nèi)可調(diào)，是一種非常好的熒光標記與成像試劑。在生物檢測、生物成像、藥物傳遞等方面顯示出廣泛的應(yīng)用前景。目前研究的重點集中在尋找更快捷、簡便的制備方法及如何有效利用碳點的熒光特性以拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。

近年來，通過簡單、綠色環(huán)保的方式，各種廉價的原料成功用于碳點制備。為提高碳點的熒光量子效率，早期的相關(guān)研究主要通過有機溶劑鈍化來實現(xiàn)。有機鈍化試劑昂貴，且后續(xù)純化處理復(fù)雜，限制了其大規(guī)模的實際應(yīng)用。通過摻雜氮元素可提高碳點的熒光量子產(chǎn)率。氨基酸為構(gòu)成人體最基本的物質(zhì)之一，含有氨基、羧基等活性基團，是合成碳點的優(yōu)良的原料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明以鳥氨酸鹽酸鹽為碳源，采用便捷的一步水熱法合成穩(wěn)定的碳點，具體步驟為：

(1)將濃度為2.5％的L-鳥氨酸鹽酸鹽溶液與聚四氟乙烯按照體積比1:5的比例混合；

(2)將混合液置于反應(yīng)釜中，旋緊上蓋，置于烘箱中在120℃-220℃加熱4-12小時后冷卻至室溫；

(3)將制得的溶液用微孔濾膜過濾后，SephadexG25柱層析進行分離純化；

(4)將純化液以-50℃至-110℃經(jīng)真空冷凍干燥12-24小時得到固體粉末，即為L-鳥氨酸鹽酸鹽碳點(ORN-CDs)。

步驟(2)的烘干溫度可以是120℃、140℃、160℃、180℃、200℃。

步驟(3)所使用的微孔濾膜直徑為0.22μm。

附圖說明

圖1為L-鳥氨酸鹽酸鹽碳點的形態(tài)表征圖

圖2為L-鳥氨酸鹽酸鹽碳點的粒徑分布圖

圖3為L-鳥氨酸鹽酸鹽碳點的FTIR圖

圖4為L-鳥氨酸鹽酸鹽碳點的光譜表征圖

圖5為L-鳥氨酸鹽酸鹽碳點水溶液自然光和紫外燈顏色對比圖

圖6為L-鳥氨酸鹽酸鹽碳點的熒光發(fā)射峰位置和強度與激發(fā)波長關(guān)系圖

圖7為L-鳥氨酸鹽酸鹽碳點的抗鹽能力圖

圖8為L-鳥氨酸鹽酸鹽碳點在不同pH的BR緩沖溶液中熒光強度圖

具體實施方式

稱取0.25g L-鳥氨酸鹽酸鹽溶解于10ml超純水中，攪拌后為澄清透明的溶液。將溶液倒入50ml聚四氟乙烯內(nèi)襯不銹鋼反應(yīng)釜中，旋緊上蓋，置于烘箱中200℃反應(yīng)4h后自然冷卻至室溫。將制得的棕黃色透明溶液用0.22μm孔徑的微孔濾膜過濾后，采用SephadexG25柱層析分離純化，10ml溶液上樣后，收集在紫外燈照射下呈藍色熒光的淡黃色溶液50ml，再經(jīng)真空冷凍干燥-110度12小時獲得淡黃色的固體粉末0.15克。

1.碳點表征

硫酸奎寧溶解于0.1M的硫酸溶液中(量子產(chǎn)率為0.54)作為參比溶液，通過測量碳點稀溶液和硫酸奎寧稀溶液在同一激發(fā)波長下的積分熒光強度和該激發(fā)波長下的吸光度值(吸光度均小于0.1)，然后按下列公式計算碳點的熒光量子產(chǎn)率：

公式中的QY表示量子產(chǎn)率，下標x和s分別表示待測碳點樣品和參比物質(zhì)硫酸奎寧，F(xiàn)表示熒光發(fā)射峰面積，A表示激發(fā)波長下的吸光度值，η是溶劑的折射率(均為1.33)。

結(jié)果：由圖1中可以看出，碳點近似球形，由圖2中可以看出，粒徑分布范圍為1-4nm，尺寸較均一，平均粒徑為2.91nm。圖3為ORN-CDs的FTIR圖譜，3315cm-1處有明顯的吸收峰，對應(yīng)于氨基基團中N-H伸縮振動；2904cm-1和1441cm-1處有明顯的吸收峰，對應(yīng)C＝C的伸縮振動；2500cm-1到2700cm-1間寬的吸收峰對應(yīng)O-H的伸縮振動。這些含氧基團的存在說明碳量子點有很好的水溶性。