[發(fā)明專利]一種羧基修飾的功能化石墨烯量子點(diǎn)及其制備方法和應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110160040.2
• 申請(qǐng)日: 2021-02-05
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112938953A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉建;劉明星;蔣榮榮;童航;童慶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢格迪泰健康科技有限公司
• 主分類號(hào): C01B32/194
• 分類號(hào): C01B32/194;C01B32/184;C01B32/198;C09K11/65;G01N33/68;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 武漢紅觀專利代理事務(wù)所(普通合伙) 42247
• 代理人: 陳凱

本發(fā)明提出了一種羧基修飾的功能化石墨烯量子點(diǎn)的制備方法，包括通過(guò)改良的Hummer法制備氧化石墨烯，將制備的氧化石墨烯用含氮試劑進(jìn)行處理，得到N摻雜的石墨烯量子點(diǎn)，再用有機(jī)酸進(jìn)行修飾，得到羧基修飾的石墨烯量子點(diǎn)，本發(fā)明通過(guò)以上三步法制備得到的羧基修飾的功能化石墨烯量子點(diǎn)，工藝簡(jiǎn)單，且穩(wěn)定性好、熒光強(qiáng)度高，具備應(yīng)用于心肌肌鈣蛋白I的檢測(cè)的前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種羧基修飾的功能化石墨烯量子點(diǎn)及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

氧化石墨烯(GO)是石墨烯的氧化衍生物，具有二維碳蜂窩晶格，具有多個(gè)羥基，環(huán)氧基和羧基，強(qiáng)親水特性，易于修飾，良好的生物相容性和低細(xì)胞毒性。利用GO作為原料制備出的石墨烯量子點(diǎn)(GQDs)具有良好的熒光特性，量子點(diǎn)作為新型的納米材料，可通過(guò)非共價(jià)結(jié)合和共價(jià)結(jié)合對(duì)生物分子進(jìn)行熒光標(biāo)記，例如靜電吸附，特異性靶向結(jié)合，共價(jià)結(jié)合主要為量子點(diǎn)表面的羧酸基團(tuán)與生物分子中的氨基、巰基進(jìn)行結(jié)合，其中，羧酸基團(tuán)與氨基的結(jié)合尤為廣泛。

早期心肌損傷的生化標(biāo)志物主要限于肌酸磷酸激酶(CK)、肌紅蛋白(MB)、肌酸激酶MB亞型(CK-MB)和心肌肌鈣蛋白I(cTnI)。然而，CK、MB和CK-MB不僅存在于心肌組織中，也存在于非心肌組織中。當(dāng)骨骼肌受損時(shí)，它們也有不同程度的增加。至于cTnI，它不僅可以顯示心肌的微小損傷，而且可以在心肌組織中保持較長(zhǎng)時(shí)間。心肌肌鈣蛋白I是210個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，含有約49％的帶電荷氨基酸(谷氨酸，天冬氨酸，賴氨酸，精氨酸或組氨酸)和11％的含羥基氨基酸(絲氨酸，鹽酸，酪氨酸)。

隨著檢測(cè)肌鈣蛋白的靈敏度不斷提高，用于評(píng)估ACS和AMI的血清中的cTnI的濃度不斷降低，目前在0.01-0.1ng/mL范圍內(nèi)。較低的臨界值可以更好地識(shí)別患有AMI風(fēng)險(xiǎn)的患者并提高AMI的存活率。目前檢測(cè)cTnI的方法大多需要大型昂貴的儀器完成，其檢測(cè)肌鈣蛋白的成本較高，或者檢測(cè)靈敏度不高和重現(xiàn)性較差，因此亟需一種能夠檢測(cè)cTnI更加靈敏的功能化材料，羧基功能化的石墨烯量子點(diǎn)具有良好的熒光效果，其能與選擇性識(shí)別cTnI的抗原結(jié)合，從而可以作為檢測(cè)cTnI的潛在功能材料。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提出了一種用于檢測(cè)cTnI的一種羧基修飾的功能化的石墨烯量子點(diǎn)及其制備方法和應(yīng)用，該方法制備工藝簡(jiǎn)單，量子點(diǎn)穩(wěn)定性好、熒光強(qiáng)度高，有利于高靈敏檢測(cè)cTnI。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：本發(fā)明提供了一種羧基修飾的功能化石墨烯量子點(diǎn)的制備方法，包括如下步驟：

步驟一：氧化石墨烯的制備：在強(qiáng)酸中加入石墨和硝酸鈉，在冰浴中攪拌3-5h，然后緩慢加入強(qiáng)氧化劑，加料完畢，20-30℃下保溫?cái)嚢?.5-1.5h，攪拌完畢，再加入去離子水，并升溫至30-40℃保溫0.5-1.5h，保溫完畢，再升溫至80-100℃保溫回流1-3h，冷卻至25℃，加入30(w/v)％的過(guò)氧化氫后過(guò)濾得到氧化石墨烯，分別用鹽酸和去離子水洗滌濾餅，洗滌后的濾餅干燥后得到氧化石墨烯；

步驟二、將制備好的氧化石墨烯分散在水中得到水分散體，將氧化石墨烯的水分散體與含氮試劑混合得到混合溶液，將混合溶液超聲分散處理后，轉(zhuǎn)移到內(nèi)襯聚四氟乙烯的高壓釜中，升溫至180-200℃，保溫反應(yīng)5-10h，反應(yīng)完畢冷卻到20-30℃，過(guò)濾掉黑色沉淀，將上清液放在1000Da透析袋中，用去離子水透析2天，將得到的淡黃色溶液冷凍干燥，得到淡黃色的N摻雜的石墨烯量子點(diǎn)粉末；

步驟三、將N摻雜的石墨烯量子點(diǎn)粉末分散到去離子水中，然后加入有機(jī)酸，超聲處理2-4h，處理完畢，減壓蒸餾去除60％的水后采用超速離心過(guò)濾，得到羧基修飾的功能化石墨烯量子點(diǎn)。

在以上技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，優(yōu)選的，步驟一中，洗滌用鹽酸為質(zhì)量濃度為5％的鹽酸。