[發明專利]一種自靶向細胞核的熒光碳點及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010177125.7
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111286323B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 郭建花;路雯婧;郭忠慧;張慧林;雙少敏;董川
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;C01B32/15;G01N21/64
• 代理公司: 山西五維專利事務所(有限公司) 14105
• 代理人: 張福增

本發明公開了一種自靶向細胞核的熒光碳點及其制備方法和應用，所述的碳點是以氯化銅和色氨酸為原料，通過一步水熱合成法制備得到；該碳點是零維碳納米材料，其直徑約3.3?7.6nm，可以發出明亮的藍色熒光。本發明制備方法簡便，制得的碳點水溶性好，熒光性質穩定。特別是該方法制備的碳點無需額外的修飾，在細胞成像中能夠靶向細胞核，且對細胞內pH具有很靈敏的響應。所述的應用是以其作為熒光探針能夠快速免標記地進入細胞及細胞核，實現實時監測酸性活細胞內pH的波動。

技術領域

本發明涉及熒光碳點制備和應用，具體地說是一種自靶向細胞核的熒光碳點及其制備方法和應用。

背景技術

細胞核是真核細胞保持基因完整性和調節細胞功能的主要細胞器，內部含有大量的遺傳物質，即DNA。細胞核通常是治療疾病在跨越一系列生物屏障后的最終靶點，它通過調節基因表達，并與細胞質交換蛋白質去控制細胞過程。人類細胞核基因組有3.2×10⁹個堿基對，其中2％的堿基對約為30000個基因。如果30000個基因發生突變,則可能發生各種與基因相關的疾病。目前，人們已經發現細胞核的變化與腫瘤細胞的癌變狀態有密切關系。因此，細胞核靶向熒光成像對于疾病診斷、細胞核跟蹤和細胞狀態檢測等具有重要的作用。

pH是細胞內最重要的參數之一，維持pH穩態是所有生物體進行正常生命活動的基礎。細胞內pH的異常微小變化就可打破生理環境的酸堿平衡，從而會導致細胞正常活動的紊亂。伴隨著心肺和神經系統疾病發生，如矽肺病、癌癥和阿爾茨海默氏病。測量細胞內pH變化對于更好地理解細胞功能具有重要意義，并且可以為早期疾病診斷提供關鍵性輔助作用。因此，開發一種簡單的方法準確、靈敏的監測生物環境中的pH是非常必要的。

熒光分析法由于高靈敏度，無創性，快速響應，易于操作和實時監測等優點得到廣泛應用。碳點(CDs)作為一種新型的材料，具有尺寸小、光致發光性能好、生物相容性好、光學穩定性好以及合成簡單等優點，作為熒光探針已經在生化傳感、生物成像、環境分析等領域得到了良好的應用。但是，利用簡便的制備方法可控制備具有自靶向細胞器的熒光碳點，并將其應用于pH的檢測仍然具有挑戰性。

發明內容

為解決上述技術問題，本發明的目的在于提供一種結構性質優異的熒光碳點及其制備方法，所制備的碳點具有自主細胞核靶向的功能，能作為細胞核靶向成像熒光探針，并應用于實時監測酸性活細胞內pH變化和細胞生物成像。

本發明提供的一種自靶向細胞核碳點的制備方法，包括以下步驟：

1)、將氯化銅和色氨酸置于玻璃燒杯中，加入去離子水，充分攪拌后超聲溶解10-15分鐘，氯化銅和色氨酸的質量比為：0.05-0.18∶0.01-0.15；

2)、將上述溶液轉移至水熱反應釜中，并置于烘箱內，180℃反應3-5小時；

3)、待反應停止后靜置水熱反應釜，冷卻至室溫，過濾去除不溶物得到深黃色溶液，用0.22μm濾膜過濾后得到純凈的碳點溶液；

4)、將上述碳點溶液冷凍干燥后得到目標產物。

所述的氯化銅和色氨酸的優選質量比為：0.15-0.18:0.08-0.12。

上述方法制備的碳點熒光性質穩定，在紫外燈照射下發出明亮的藍色熒光，具有良好的水溶性和分散性。所述碳點制備方法簡便，利用一步水熱合成法即可制得，并且無需繁瑣的樣品預處理和純化過程。此外，所述碳點無需額外修飾，具有自主細胞核靶向成像功能，并將其應用于酸性活細胞pH的檢測。