[發明專利]基于手性單壁碳納米管的粘度探針及其應用

有效

• 申請號: 201811560813.0
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109708996B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 許玫英;劉飛;陳元;孫國萍
• 申請（專利權）人: 廣東省微生物研究所（廣東省微生物分析檢測中心）
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00;B82Y15/00
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 蔣歡妹;劉明星

本發明公開了一種基于手性單壁碳納米管的粘度探針，在手性單壁碳納米管表面鍵合有4?N，N?二甲基苯胺基團，依托手性單壁碳納米管在近紅外區域的優異熒光性能，第一次提供了一種基于近紅外熒光發射的手性單壁碳納米管探針，用來檢測流體的粘度，特別地，應用于微觀生物體內粘度的檢測，干擾小，解決了大多數有機小分子并不能在近紅外區域發光，彌補近紅外區域熒光探針的不足問題。

技術領域：

本發明涉及一種基于手性單壁碳納米管的粘度探針及其應用。

背景技術：

粘度是衡量一種濃稠流體的流動性和擴散性的主要因素，同時是流體擴散速率的主要參考指標，粘度探針主要針對宏觀大體積的粘稠流體和微環境粘度檢測。對微觀環境，比如組織、細胞水平的粘度測定，現有方法往往不能達到測試的目的的。而準確測定細胞水平內微環境的粘度又具有非常重要的意義。目前在國際上對粘度探針的研究取得了一些優秀的成果，但仍處于發展的初期。現有的商業化的探針的合成工作量較大，而在醫療診斷及生物熒光成像領域仍然迫切的需求可同時滿足光譜性能優良，具有細胞通透性、合成簡單，易于產業化的粘度探針。

由于激發態的非輻射衰變可以通過粘度改變，因此熒光分子轉子因其在生物環境和材料化學中的廣泛應用而受到廣泛關注。通常，這種分子的工作機制是基于轉子在非粘性或低粘度溶液中自由旋轉，通過非輻射過程提供電子激發染料的弛豫。當旋轉受到粘性環境的限制時，可以看出分子轉子的熒光強度增加。在過去十年中，這種熒光分子轉子作為一種有價值的工具，在動脈硬化，阿爾茨海默病等種疾病的研究中發揮了重要作用，這些疾病與擴散行為的異常變化密切相關。其中，基于比率測定的或基于壽命的探針已經在疾病的快速檢測中顯示出應用的希望。由于近紅外區，能有效避開生物體系自發熒光，提高探針的靈敏性，顯著提高熒光檢測效率，被更多地應用于生物體成像技術。并且，近紅外(NIR)區域，特別是第二近紅外(NIR-II，1,000至1,700nm)可以深入滲透到組織中并有效地避免生物自發熒光的影響，仍然是生物粘度檢測方案的研究方向之一。

手性單壁碳納米管(SWCNT)是一維(1D)圓柱形納米材料，在單個維度上產生電子和激子的量子限制。特別是手性單壁碳納米管表現出超過1μm的特征非常穩定的近紅外光致發光，不受流體性質的影響，熒光區域在生物檢測窗口中(0.7-1.4μm)。此外，激發和發射帶之間的大斯托克斯位移和800nm附近的激發進一步降低了生物環境中自發熒光和散射的背景效應。因此，手性單壁碳納米管提供了獨特的性質，使其非常有效的成為生物分子傳感和成像手段。有些報道顯示，手性單壁碳納米管同時可以作為治療疾病的材料。然而，手性單壁碳納米管的光子轉換效率(光致發光量子產率，Φ)非常低。這是因為無數非輻射“暗”狀態的結果促進了納米管中激發態的有效非輻射弛豫。芳基官能團系統地附著在碳納米管上可以進一步驅動sp3缺陷能量梯下，并增強納米管光致發光。共價官能化碳納米管具有廣泛的應用，特別是通過控制sp3缺陷的結合來控制光電特征。到目前為止，還沒有關于這種“缺陷誘導”激活納米管優異熒光性能的探針被報道。

發明內容：

本發明的目的是提供一種基于手性單壁碳納米管的粘度探針，依托手性單壁碳納米管在近紅外區域的優異熒光性能，第一次提供了一種基于近紅外熒光發射的手性單壁碳納米管探針，解決了大多數有機小分子并不能在近紅外區域發光，彌補近紅外區域熒光探針的不足問題。

本發明是通過以下技術方案予以實現的：

一種基于手性單壁碳納米管的粘度探針，在手性單壁碳納米管表面鍵合有4-N，N-二甲基苯胺基團，具有如下結構：

R1為4-N,N二甲基苯胺；R2為手性單壁納米管，手性指數分別為(6,5)，(7,5)，(8,4)。

所述基于手性單壁碳納米管的粘度探針的合成方法，該方法包括以下步驟：

1)手性單壁納米管通過超聲處理分散在陰離子表面活性劑水溶液中，然后超速離心純化，然后分散在陰離子表面活性劑水溶液配置濃度為0.1-1mg/L的手性單壁納米管溶液；