一種熒光碳點(diǎn)及其合成方法和其在細(xì)胞標(biāo)記方面的應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種采用微波加熱法一步合成熒光碳點(diǎn)的方法。本方法采用葉酸作為碳源，通過(guò)微波加熱法一步合成了一種熒光碳點(diǎn)。與其他制備方法相比，本申請(qǐng)方法反應(yīng)簡(jiǎn)單快速，無(wú)需苛刻的反應(yīng)條件，原材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便宜且方便易得，所得碳點(diǎn)量子的產(chǎn)率高，并已成功地將其應(yīng)用于細(xì)胞熒光標(biāo)記。本發(fā)明的熒光碳點(diǎn)可應(yīng)用于化學(xué)、生物和材料科學(xué)等領(lǐng)域。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種熒光碳點(diǎn)及其合成方法和其在細(xì)胞標(biāo)記方面的應(yīng)用

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熒光碳點(diǎn)及其合成方法和其在細(xì)胞標(biāo)記方面的應(yīng)用。

【背景技術(shù)】
[0002]碳點(diǎn)的粒徑一般小于或者接近激子波爾半徑，經(jīng)過(guò)表面鈍化后，不僅具有一些傳統(tǒng)半導(dǎo)體量子點(diǎn)的特點(diǎn)，如發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào)控，耐光漂白，易于生物標(biāo)記，而且還有以下優(yōu)點(diǎn):量子點(diǎn)發(fā)光不穩(wěn)定，有光閃爍現(xiàn)象； 而熒光碳點(diǎn)發(fā)光穩(wěn)定。量子點(diǎn)通常由I1-VI族或II1-V族元素組成，重金屬離子會(huì)影響細(xì)胞的增殖和發(fā)育能力，對(duì)環(huán)境也會(huì)造成污染；而碳點(diǎn)不含重金屬元素，生物毒性低，對(duì)細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)和功能無(wú)明顯影響。綜上所述，碳點(diǎn)在細(xì)胞成像、生物活體標(biāo)記和癌癥診斷等領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種制備發(fā)光碳點(diǎn)的方法，包括以下步驟:將葉酸、多元醇和無(wú)機(jī)酸混合后進(jìn)行微波加熱，得到發(fā)光碳點(diǎn)。
[0004]具體的，所述多元醇為二元醇或三元醇中的一種或其組合；所述二元醇具體為一縮二乙二醇或平均分子量為200的聚乙二醇，所述三元醇具體為甘油；所述無(wú)機(jī)酸為一元無(wú)機(jī)酸或二元無(wú)機(jī)酸中的一種或其組合；所述一元無(wú)機(jī)酸為鹽酸或硝酸；所述二元酸具體為硫酸。
[0005]具體的，所述無(wú)機(jī)酸為濃酸；再具體的，所述濃酸為濃度為36.5%以上的鹽酸、98%以上的硫酸或68%以上的硝酸。
[0006]具體的，所述葉酸與所述多元醇的配比為Imol葉酸:1000-3000mol羥基；具體為所述葉酸與所述二元醇的摩爾比為1: 500-1: 1500，優(yōu)選1: 500-1: 1000 ;再優(yōu)選I: 500或1: 1000 ;葉酸與三元醇的摩爾比為1: 333-1: 1000 ;優(yōu)選1: 1000。
[0007]具體的，所述葉酸與所述無(wú)機(jī)酸的配比為Imol葉酸:1-1OOmol氫離子；具體為葉酸與一元酸的摩爾比為1: 10-1: 100;優(yōu)選1: 10-1: 55;再優(yōu)選1: 10或1: 55;葉酸與二元酸的摩爾比為1: 5-1: 50;優(yōu)選1: 50。
[0008]具體的，所述微波加熱的時(shí)間為0.5-10min ;所述微波加熱的功率為500W-900W。
[0009]具體的，所述方法中，在所述微波加熱后還包括如下步驟:將所述微波加熱的產(chǎn)物進(jìn)行透析，然后真空干燥；干燥樣品經(jīng)無(wú)水乙醇磨洗，離心，棄去上清液，將獲得的沉淀真空干燥，得到最終產(chǎn)物。
[0010]具體的，所述透析的透析袋采用的是截留分子量為500Da的透析袋；所述透析的透析時(shí)間為24-120h;所述真空干燥的溫度為20°C -1OO0C ;所述離心的轉(zhuǎn)速為8000-15300g。
[0011]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供所述方法制備得到的發(fā)光碳點(diǎn)。
[0012]具體的，所述發(fā)光碳點(diǎn)的粒徑范圍為3.62-5.62nm ;優(yōu)選3.71-5.6Inm ;再優(yōu)選
3.73-5.56nm、3.92-5.6 Inm 或 3.71-5.56nm ；
[0013]所述碳點(diǎn)的激發(fā)波長(zhǎng)范圍320nm-460nm ；
[0014]最大激發(fā)波長(zhǎng)的范圍為340-380nm ;優(yōu)選351_356nm ;再優(yōu)選351nm、354nm或356nm ；
[0015]發(fā)射波長(zhǎng)范圍330-640nm ;優(yōu)選 390_602nm ;再優(yōu)選 390nm-599nm、394nm-601nm 或394nm-602nm ；
[0016]最大發(fā)射波長(zhǎng)的范圍為440_480nm ；優(yōu)選456_459nm ;再優(yōu)選456nm、457nm或459nm
[0017]所述發(fā)光碳點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率為12.7% -18.9% ;優(yōu)選15.4% -18.9% ;再優(yōu)選
15.4%,17.1%或 18.9%。
[0018]本發(fā)明的再一個(gè)目的是提供所述的碳點(diǎn)在生物分子標(biāo)記或細(xì)胞標(biāo)記中的應(yīng)用，或在制備生物分子標(biāo)記物、細(xì)胞標(biāo)記物中的應(yīng)用。
[0019]本發(fā)明所述多元醇指分子式中含有2個(gè)以上羥基基團(tuán)的化合物。
[0020]本發(fā)明所述的二元醇指分子式中含有2個(gè)羥基基團(tuán)的化合物。
[0021]本發(fā)明所述的三元醇指分子式中含有3個(gè)羥基基團(tuán)的化合物。
[0022]本發(fā)明所述一元酸指一個(gè)酸分子中只能電離出I個(gè)H+離子的酸。
[0023]本發(fā)明所述二元酸指一個(gè)酸分子中只能電離出2個(gè)H+離子的酸。
[0024]本發(fā)明采用葉酸作為碳源，實(shí)現(xiàn)碳點(diǎn)的制備與鈍化步驟同步完成，方法簡(jiǎn)便、迅速，成本低廉，在一般實(shí)驗(yàn)室均能完成，易于推廣，得到的碳點(diǎn)量子產(chǎn)率高高于目前其他采用微波加熱法合成的碳點(diǎn)的熒光產(chǎn)率，并成功應(yīng)用于大鼠腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的標(biāo)記。本發(fā)明可更廣泛地應(yīng)用于化學(xué)、生物和材料科學(xué)等領(lǐng)域。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為實(shí)施例1合成得到的碳點(diǎn)的透射電鏡圖。
[0026]圖2為實(shí)施例1合成得到的碳點(diǎn)的紫外-可見(jiàn)光吸收光譜圖和熒光發(fā)射光譜圖。
[0027]圖3為實(shí)施例1合成得到的碳點(diǎn)對(duì)大鼠腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的標(biāo)記情況。
[0028]圖4為實(shí)施例2合成得到的碳點(diǎn)的透射電鏡圖。
[0029]圖5為實(shí)施例2合成得到的碳點(diǎn)的紫外-可見(jiàn)光吸收光譜圖和熒光發(fā)射光譜圖。
[0030]圖6為實(shí)施例2合成得到的碳點(diǎn)對(duì)大鼠腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的標(biāo)記情況。
[0031]圖7為實(shí)施例3合成得到的碳點(diǎn)的透射電鏡圖。
[0032]圖8為實(shí)施例3合成得到的碳點(diǎn)的紫外-可見(jiàn)光吸收光譜圖和熒光發(fā)射光譜圖。
[0033]圖9為實(shí)施例3合成得到的碳點(diǎn)對(duì)大鼠腦膠質(zhì)瘤細(xì)胞的標(biāo)記情況。

【具體實(shí)施方式】
[0034]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無(wú)特殊說(shuō)明，均為常規(guī)方法。
[0035]下述實(shí)施例中所用的材料、試劑等，如無(wú)特殊說(shuō)明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0036]下面通過(guò)具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于此。
[0037]實(shí)施例1
[0038]一、碳點(diǎn)的制備
[0039]稱(chēng)取15.0Omg葉酸(純度97% )，加入1.60ml —縮二乙二醇(純度98% )，27.50 μ I濃鹽酸(濃度為36.5% )，三者摩爾比為1: 500: 10，超聲溶解。置于微波爐中加熱30s，加熱功率900W，自然冷卻至室溫，將反應(yīng)得到的碳點(diǎn)裝入截留分子量為500Da透析袋中透析72h，袋外加蒸餾水，期間不斷換水。透析后放入真空干燥箱中，60°C抽真空干燥過(guò)夜。第二天向干燥后的樣品中加入15ml無(wú)水乙醇，充分磨洗，15300g離心10min。離心后棄去上清液，將獲得的沉淀37°C抽真空干燥，得到最終產(chǎn)物。
[0040]二、碳點(diǎn)的表征
[0041]1、透射電鏡掃描
[0042]如圖1所示。制得碳點(diǎn)為球形,分布均勻,粒徑范圍為3.73-5.56nm。
[0043]2、碳點(diǎn)的吸收波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)
[0044]如圖2所示。左側(cè)曲線為制得碳點(diǎn)的紫外吸收光譜，在277nm有一吸收峰，在320nm-360nm有一吸收帶。右側(cè)曲線為制得碳點(diǎn)的熒光發(fā)射光譜，激發(fā)波長(zhǎng)范圍320-460nm,最大激發(fā)波長(zhǎng)為356nm ;發(fā)射波長(zhǎng)范圍390nm-599nm,最大發(fā)射波長(zhǎng)為456nm。
[0045]3、熒光量子產(chǎn)率
[0046]檢測(cè)方法:
[0047]在測(cè)量中，采用硫酸奎寧作為參照標(biāo)準(zhǔn)(其量子產(chǎn)率為54% )。首先，分別檢測(cè)熒光碳點(diǎn)水溶液和硫酸奎寧水溶液在相同激發(fā)波長(zhǎng)下的吸光度。然后，分別檢測(cè)此激發(fā)光波長(zhǎng)下所得到的二者的熒光發(fā)射峰，并積分得到熒光峰面積。再按照以下公式計(jì)算熒光量子產(chǎn)率:
[0048]

【權(quán)利要求】
1.一種制備發(fā)光碳點(diǎn)的方法，包括以下步驟:將葉酸、多元醇和無(wú)機(jī)酸混合后進(jìn)行微波加熱，得到發(fā)光碳點(diǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述多元醇為二元醇或三元醇中的一種或其組合；所述無(wú)機(jī)酸為一元無(wú)機(jī)酸或二元無(wú)機(jī)酸中的一種或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述二元醇具體為一縮二乙二醇或平均分子量為200的聚乙二醇，所述三元醇具體為甘油；所述一元無(wú)機(jī)酸為鹽酸或硝酸；所述二元無(wú)機(jī)酸為硫酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的方法，其特征在于:所述葉酸與所述多元醇的配比為1mol葉酸:1000-3000mol羥基；所述葉酸與所述無(wú)機(jī)酸的配比為Imol葉酸:1-1OOmol氫離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的方法，其特征在于:所述微波加熱的時(shí)間為0.5-10mino
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的方法，其特征在于:所述微波加熱的功率為500W-900W。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的方法，其特征在于:所述方法中，在所述微波加熱后還包括如下步驟:將所述微波加熱的產(chǎn)物進(jìn)行透析，然后真空干燥；干燥樣品經(jīng)無(wú)水乙醇磨洗，離心，棄去上清液，將獲得的沉淀真空干燥，得到最終產(chǎn)物。
8.由權(quán)利要求1-7任一所述方法制備得到的發(fā)光碳點(diǎn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)光碳點(diǎn)，其特征在于:所述發(fā)光碳點(diǎn)的粒徑范圍為3.62-5.62nm ;所述碳點(diǎn)的激發(fā)波長(zhǎng)范圍320nm-460nm,最大激發(fā)波長(zhǎng)350_360nm ;發(fā)射波長(zhǎng)范圍330-640nm，最大發(fā)射波長(zhǎng)440_480nm。
10.權(quán)利要求1-7任一所述方法制備得到的發(fā)光碳點(diǎn)或權(quán)利要求8-9任一所述的發(fā)光碳點(diǎn)在生物分子標(biāo)記或細(xì)胞標(biāo)記中的應(yīng)用，或在制備生物分子標(biāo)記物、細(xì)胞標(biāo)記物中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】G01N21/64GK104130777SQ201310159428
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2013年5月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月3日
【發(fā)明者】顧微, 關(guān)瑋偉, 薛明, 葉玲 申請(qǐng)人:首都醫(yī)科大學(xué)