[發(fā)明專利]一種碳量子點及其制備方法和應用

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• 申請日: 2021-08-10
• 公開（公告）號: CN113429968A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發(fā)明（設計）人: 李力;董文飛;梅茜;葛明鋒;常智敏;從瑛哥;張艷
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫(yī)學工程技術研究所
• 主分類號: C09K11/65
• 分類號: C09K11/65;C01B32/15;B82Y40/00;B82Y20/00;G01N21/64
• 代理公司: 北京三聚陽光知識產權代理有限公司 11250
• 代理人: 周衛(wèi)賽

本發(fā)明涉及碳納米材料技術領域，具體提供了一種碳量子點及其制備方法和應用，其原料包括碳源和稀土化合物，所述碳源包括苯二胺與有機酸，研究發(fā)現(xiàn)通過采用苯二胺與有機酸的混合物為碳源，搭配稀土元素的摻雜使用，使得到的碳量子點的熒光波長明顯延長，從而可以降低生物組織的背景熒光，同時可以增加組織穿透性。

技術領域

本發(fā)明涉及碳納米材料技術領域，具體涉及一種碳量子點及其制備方法和應用。

背景技術

鈣離子(Ca²⁺)是機體所有生理活動中不可缺少的離子。Ca²⁺在細胞維護和生物學功能中發(fā)揮著不可或缺的作用，在某些激素的作用機制中也發(fā)揮著重要作用，這些激素都是由Ca²⁺表達的。Ca²⁺作為第二信使控制的分化、增殖、遷移、生長和凋亡。阿爾茨海默病、帕金森病、亨廷頓病的影響因素可能與細胞內Ca²⁺濃度異常變化密切相關。在對癌細胞的研究中，逐漸證明腫瘤的發(fā)生和轉移也與癌細胞中Ca²⁺水平的異常調控密切相關。因此，對Ca²⁺的高靈敏度和快速檢測越來越成為研究的目標范疇。

目前，現(xiàn)有的Ca²⁺檢測方法有原子吸收光譜法、量熱法、電感耦合等離子體、核磁共振、離子選擇電極法。不幸的是這些方法通常需要昂貴的設備和繁瑣的樣本。由于細胞內鈣水平檢測的重要性，開發(fā)簡單、經濟、高效的Ca²⁺檢測方法很有必要。

目前，碳量子點發(fā)出的光大多為藍色熒光，例如，申請人早期專利CN11096450A中公開了一種用于鈣離子檢測的碳點熒光探針及其制備方法，其波長較短(450nm左右)，而生物組織的自身熒光多為藍光，因此該碳量子點在應用于生物成像時不利于靶信號與背景信號的區(qū)分；此外，藍色光對組織的穿透性較差，限制了體內深層組織的光學成像，進而限制了碳量子點在生物學的應用。

因此，為了滿足碳量子點的推廣應用的實際需求，亟需提供一種能夠延長碳量子點熒光發(fā)射波長的制備方法。

發(fā)明內容

因此，本發(fā)明要解決的技術問題在于克服現(xiàn)有技術中的缺陷，從而提供一種具有明顯延長的熒光波長的碳量子點。

為此，本發(fā)明提供了一種碳量子點，其原料包括碳源和稀土化合物，所述碳源包括苯二胺與有機酸。

進一步地，稀土化合物的質量占碳源總質量的5-50％，優(yōu)選為10-30％，最優(yōu)選15％。

進一步地，所述有機酸選自檸檬酸、抗壞血酸、蘋果酸、酒石酸、琥珀酸、乳酸、水楊酸、咖啡酸中的至少一種，優(yōu)選為蘋果酸。

進一步地，所述苯二胺選自對苯二胺和/或鄰苯二胺。

進一步地，所述稀土化合物選自氯化釓、氯化鉺和氯化釔中的至少一種。

進一步地，所述苯二胺與有機酸的質量比為2-3.5：1。

進一步地，所述碳量子點的熒光發(fā)射波長為592-650nm，優(yōu)選為605-630nm。

進一步地，所述碳量子點的紅外光譜圖上在3343cm^-1，3214cm^-1，1612cm^-1，831cm^-1和700cm^-1處具有吸收峰。

進一步地，所述碳量子點的粒徑為4-8nm。進一步地，晶格間距為0.23nm。

本發(fā)明還提供了一種碳量子點的制備方法，包括如下步驟：將碳源和稀土化合物溶于水中，經水熱反應，得到碳量子點；所述碳源為包括苯二胺與有機酸的混合物。

進一步地，所述水熱反應的溫度為140-200℃，優(yōu)選為160℃。