[發明專利]具有生物相容性的新型發光碳量子點的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202011205159.9
• 申請日: 2020-11-02
• 公開（公告）號: CN112410025A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 張軼;張濤;倪天軍;化瑞芳;張赟;孫瑞利
• 申請（專利權）人: 新鄉醫學院
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;G01N21/64;A61K49/00
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

本發明公開了一種具有生物相容性的新型發光碳量子點的制備方法及其作為納米熒光探針的用途，將水產品廢棄物草魚魚鱗清洗、烘干、研磨，稱取草魚魚鱗粉末0.01?2g置于瓷坩堝或方舟中，采用管式電阻爐加熱，于220?550℃溫度下保溫反應0.5?24h，反應結束后自然靜置冷卻至室溫，再將粗產物取出，將得到的粗產物溶解于1?100mL水中并分裝在離心管中超聲，用孔徑為0.22μm的濾膜抽濾并進行旋轉蒸發和冷凍干燥得到粉末狀新型發光碳量子點。該新型發光碳量子點具有良好的熒光特性，熒光量子產率為27％，遠遠高于其它生物質碳材料作為前驅體一步制備的碳量子點，大大擴寬碳量子點在熒光探針領域中的應用。

技術領域

本發明屬于碳納米材料的合成技術領域，具體涉及一種具有生物相容性的新型發光碳量子點的制備方法及其作為納米熒光探針的用途。

背景技術

碳納米材料作為納米技術領域的重大突破，屬于最重要的化學領域之一。新型的碳納米材料碳量子點是一種近似球型的、粒徑尺寸小于10nm的零維半導體納米晶體，很多碳量子點具有熒光特性、穩定性、水溶性、良好的生物相容性等特點，作為納米熒光探針具有準確性高、診斷快速以及靈敏度高等優點。目前全球資源匱乏，開發具有良好性能、生態友好的新型碳量子點至關重要。在過去的十幾年中，研究人員已經制備了具備良好熒光性能的碳量子點，碳量子點廣泛應用在傳感器、生物成像、疾病診斷等領域中。另外，合成路線快速發展，各種天然生物質和廢棄物均被廣泛用作制備熒光碳量子點的前驅體，對環境危害較小，也可以通過簡單的方法大量廉價地生產，成為了理想的熒光納米探針。因此，很多基于碳量子點的熒光納米探針被用來檢測各種物質，如各種金屬離子、藥物以及生物大分子等。

谷胱甘肽是一種含有γ-酰胺鍵和巰基的三肽，幾乎存在于身體的每一個細胞中，在維持生物體內免疫系統正常的功能中起關鍵作用，具有廣譜解毒、延緩衰老和抗腫瘤等顯著的生物學作用。細胞內谷胱甘肽的含量異常則會引發許多疾病，目前用于檢測谷胱甘肽的方法主要為高效液相色譜法、毛細管區電泳法和電化學分析法等，這些方法存在實驗過程復雜、成本昂貴和靈敏度低等缺點。因此，尋找新的分析檢測谷胱甘肽的方法是很有必要的。

碳量子點作為熒光探針具有準確性高、診斷快速以及靈敏度高等優點。科學家們嘗試從一些良性的化合物甚至食物中提取碳量子點，如葡萄糖、檸檬酸、野花枯草等各種天然生物質前體被廣泛用作制備碳量子點的前驅體，對環境十分友好。魚鱗是一種生物質廢棄物，其含有豐富的氨基酸、蛋白質、脂肪酸以及礦物元素等，可以用作制備新型碳量子點的前驅體，用于構建高效率的納米熒光探針。基于魚鱗制備的納米熒光探針的技術手段非常少，本發明報道了以草魚魚鱗作為富含氮的碳源，經過高溫熱解法一步獲得石墨化程度較高的碳量子點，合成步驟簡便，因此，如何能夠以低成本熒光碳量子點探針快速簡便且特異性地識別谷胱甘肽值得進一步探究。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種具有生物相容性的新型發光碳量子點的制備方法及其作為納米熒光探針的用途，該方法制得的新型發光碳量子點能夠低成本、高效、特異性地快速標記谷胱甘肽。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，具有生物相容性的新型發光碳量子點的制備方法，其特征在于具體步驟為：

步驟S1：將水產品廢棄物草魚魚鱗清洗、烘干、研磨得到草魚魚鱗粉末，再稱取草魚魚鱗粉末0.01-2g置于瓷坩堝或方舟中，采用管式電阻爐加熱，于220-550℃溫度下保溫反應0.5-24h，反應結束后自然靜置冷卻至室溫得到粗產物；

步驟S2：將步驟S1得到的粗產物溶解于1-100mL水溶液并分裝在離心管中超聲，用孔徑為0.22μm的濾膜抽濾并進行旋轉蒸發和冷凍干燥得到粉末狀新型發光碳量子點。

優選的，步驟S2所述水溶液為去離子水或蒸餾水。

優選的，步驟S2所述冷凍干燥的溫度為-50℃。