專利名稱：一種綠色熒光碳點(diǎn)的制備方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米發(fā)光材料領(lǐng)域，具體涉及一種綠色熒光碳點(diǎn)。本發(fā)明還涉及上述綠色熒光碳點(diǎn)“由下而上”的制備方法。本發(fā)明還涉及上述綠色熒光碳點(diǎn)在細(xì)胞標(biāo)記中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
碳點(diǎn)作為一種新型發(fā)光碳納米材料，與半導(dǎo)體量子點(diǎn)和傳統(tǒng)有機(jī)染料相比，具有水溶性好、毒性小、熒光強(qiáng)度高且穩(wěn)定性好，是一種理想的新型熒光標(biāo)記材料，在生物和醫(yī)藥領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。目前，熒光碳點(diǎn)的制備方法主要可分為“由上而下”和“由下而上”兩類。

“由上而下”方法主要通過激光轟擊石墨材料(電化學(xué)氧化碳納米管、石墨等)手段直接將碳材料或碳納米管粉碎為納米材料，該類方法往往需要嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)條件或特殊的設(shè)備。而“由下而上”方法成本較低且產(chǎn)率高，主要包括直接水熱法、微波輔助水熱法以及化學(xué)合成法等方法由有機(jī)前驅(qū)體合成碳點(diǎn)?，F(xiàn)有的“由下而上”方法所制備的碳點(diǎn)在紫外光激發(fā)下只能發(fā)出藍(lán)色熒光。在紫外光激發(fā)下能產(chǎn)生綠色熒光的碳點(diǎn)目前只能通過“由上而下”方法獲得，但需要復(fù)雜的柱層析分離或凝膠電泳分離過程，且所獲碳點(diǎn)的產(chǎn)率極低。因此，發(fā)展一種“由下而上”的高效制備綠色熒光碳點(diǎn)的方法，對于拓展碳點(diǎn)在生物和醫(yī)藥領(lǐng)域進(jìn)一步的應(yīng)用是非常必要的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種綠色熒光碳點(diǎn)。本發(fā)明的又一目的在于提供一種制備綠色熒光碳點(diǎn)的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的綠色熒光碳點(diǎn)，是通過下述方法得到:A)以碳水化合物為碳源，加入至多元醇溶劑中制備混合液；B)以無機(jī)酸作為催化劑，加入到步驟A的混合液中；C)對步驟B的產(chǎn)物進(jìn)行微波加熱，加熱至溶液顏色變?yōu)楹谧厣闯霈F(xiàn)沉淀時(shí)停止微波加熱；D)將步驟C的產(chǎn)物經(jīng)分子截留量為IOODa的透析袋進(jìn)行透析，得到在365nm紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳點(diǎn)水溶液。所述的綠色熒光碳點(diǎn)，其中，碳水化合物為蔗糖，多元醇為一縮二乙二醇或甘油，無機(jī)酸為濃硫酸或濃鹽酸。所述的綠色熒光碳點(diǎn)，其中，碳水化合物的質(zhì)量濃度為10-30%，碳水化合物與多元醇的體積比為1-3: 3-1，無機(jī)酸的加入量為20到100μ 1/L。本發(fā)明提供的制備上述綠色熒光碳點(diǎn)的方法，以多元醇為溶劑，無機(jī)酸為催化劑，以碳水化合物為碳源，通過微波加熱法制備得到，主要步驟為:
A)以碳水化合物為碳源，加入至多元醇溶劑中制備混合液；B)以無機(jī)酸作為催化劑，加入到步驟A的混合液中；C)對步驟B的產(chǎn)物進(jìn)行微波加熱，加熱至溶液顏色變?yōu)楹谧厣闯霈F(xiàn)沉淀時(shí)停止微波加熱；D)將步驟C的產(chǎn)物經(jīng)分子截留量為IOODa的透析袋進(jìn)行透析，得到在365nm紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳點(diǎn)水溶液所述的制備方法，其中，碳水化合物為蔗糖，多元醇為一縮二乙二醇或甘油，無機(jī)酸為濃硫酸或濃鹽酸。所述的制備方法，其中，碳水化合物的質(zhì)量濃度為10-30%，碳水化合物與多元醇的體積比為1-3: 3-1，無機(jī)酸的加入量為20到100μ 1/L。所述的制備方法，其中，微波加熱是以500-1000W的家用微波爐作為微波源。本發(fā)明提供的綠色熒光碳點(diǎn)可以應(yīng)用于細(xì)胞標(biāo)記，將培養(yǎng)后的細(xì)胞加入含有綠色熒光碳點(diǎn)的培養(yǎng)基進(jìn)行共孵育。本發(fā)明具有工藝簡單、產(chǎn)率高、環(huán)境友好等特點(diǎn)。且所制備的碳點(diǎn)在紫外光激發(fā)下發(fā)出綠色熒光，可直接用于腫瘤細(xì)胞標(biāo)記。


圖1為本發(fā)明制備的綠色熒光碳點(diǎn)在日光和365nm紫外光照射下的照片。圖2為本發(fā)明制備的綠色熒光碳點(diǎn)在不同紫外激發(fā)波長下的光致發(fā)光(PL)譜圖，激發(fā)波長由340nm至400nm，步長為20nm ;譜圖中曲線B為340nm，A為360nm，C為380nm。圖3為本發(fā)明制備的綠色熒光碳點(diǎn)標(biāo)記腫瘤細(xì)胞的熒光顯微鏡圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的“由下而上”制備方法，是以高沸點(diǎn)的多元醇作為溶劑，以無機(jī)酸作為催化劑，以碳水化合物作為碳源，通過微波加熱法一步制備得到一種綠色熒光碳點(diǎn)。本發(fā)明的綠色熒光碳點(diǎn)制備方法，其包括以下步驟:A)以碳水化合物水溶液作為碳源，與多元醇混合；B)以無機(jī)酸作為催化劑，加入步驟A中所述的體系；C)以微波作為熱源，對步驟B中的體系進(jìn)行加熱；D)以截留分子量IOODa的透析袋透析純化得到綠色熒光碳點(diǎn)水溶液。本發(fā)明另一目的在于將所制備的綠色熒光碳點(diǎn)應(yīng)用于細(xì)胞標(biāo)記，其包括以下步驟:a)將綠色熒光碳點(diǎn)與細(xì)胞在37°C、5% CO2條件下共孵育；b)倒置熒光顯微鏡觀察a中所述碳點(diǎn)對細(xì)胞標(biāo)記情況。下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案實(shí)施例一:I)以Iml質(zhì)量濃度為30%蔗糖水溶液作為碳源，與一縮二乙二醇按體積比1: 3混合,反應(yīng)總體積為4ml ；2)以200 μ I濃 硫酸作為催化劑，加入步驟I中的所述體系；
3)以家用微波爐作為熱源，對步驟2的體系進(jìn)行微波加熱50s ；4)以截留分子量IOODa的透析袋透析純化得到碳點(diǎn)水溶液；5)所得碳點(diǎn)的光致發(fā)光性質(zhì)表征:用波長365nm的紫外燈對碳量子點(diǎn)水溶液樣品進(jìn)行照射，可觀察到明顯綠光(圖1);用熒光分光光度計(jì)獲得不同紫外激發(fā)波長(340-440nm,步長20nm)下碳點(diǎn)的光致發(fā)光(PL)譜圖,進(jìn)一步證實(shí)本發(fā)明所制備碳點(diǎn)在紫外激發(fā)下發(fā)出綠色熒光(圖2)。實(shí)施例二:I)以Iml質(zhì)量濃度為30%蔗糖水溶液作為碳源，與甘油按體積比1: 3混合，反應(yīng)總體積為4ml ；2)以200 μ I濃鹽酸作為催化劑，加入步驟I中的所述體系；3)以家用微波爐作為熱源，對步驟2的體系進(jìn)行微波加熱50s ；4)以截留分子量IOODa的透析袋透析純化得到碳點(diǎn)水溶液；5)所得碳點(diǎn)的光致發(fā)光性質(zhì)表征:用波長365nm的紫外燈對碳量子點(diǎn)水溶液樣品進(jìn)行照射，可觀察到明顯綠光；用熒光分光光度計(jì)獲得不同紫外激發(fā)波長(340-440nm，步長20nm)下碳點(diǎn)的光致發(fā)光(PL)譜圖，進(jìn)一步證實(shí)本發(fā)明所制備碳點(diǎn)在紫外激發(fā)下發(fā)出綠色熒光。譜圖中曲線B為340nm，A為360nm，C為380nm。實(shí)施例三:I)將C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞接種于放有蓋玻片的6孔培養(yǎng)皿中，在37°C、5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)；2)細(xì)胞貼壁后，吸去上清液，加入含有本發(fā)明制備的綠色熒光碳點(diǎn)培養(yǎng)基，在37°C>5% CO2培養(yǎng)箱中共孵育24h ；3)取出蓋玻片，用PBS緩沖液清洗，固定細(xì)胞；4)在倒置熒光顯微鏡下觀察 碳點(diǎn)對C6細(xì)胞標(biāo)記情況(圖3)。
權(quán)利要求
1.一種綠色熒光碳點(diǎn)，通過下述方法得到: A)以碳水化合物為碳源，加入至多元醇溶劑中制備混合液； B)以無機(jī)酸作為催化劑，加入到步驟A的混合液中； C)對步驟B的產(chǎn)物進(jìn)行微波加熱，加熱至溶液顏色變?yōu)楹谧厣闯霈F(xiàn)沉淀時(shí)停止微波加熱； D)將步驟C的產(chǎn)物經(jīng)分子截留量為IOODa的透析袋進(jìn)行透析，得到在365nm紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳點(diǎn)水溶液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色熒光碳點(diǎn)，其中，碳水化合物為蔗糖，多元醇為一縮二乙二醇或甘油，無機(jī)酸為濃硫酸或濃鹽酸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的綠色熒光碳點(diǎn)，其中，碳水化合物的質(zhì)量濃度為10-30%，碳水化合物與多元醇的體積比為1-3: 3-1，無機(jī)酸的加入量為20到100μ 1/L。
4.一種綠色熒光碳點(diǎn)的制備方法，以多元醇為溶劑，無機(jī)酸為催化劑，以碳水化合物為碳源，通過微波加熱法制備得到，主要步驟為: Α)以碳水化合物為碳源，加入至多元醇溶劑中制備混合液； B)以無機(jī)酸作為催化劑，加入到步驟A的混合液中； C)對步驟B的產(chǎn)物進(jìn)行微波加熱，加熱至溶液顏色變?yōu)楹谧厣闯霈F(xiàn)沉淀時(shí)停止微波加熱； D)將步驟C的產(chǎn)物經(jīng)分子截留量為IOODa的透析袋進(jìn)行透析，得到在365nm紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳點(diǎn)水溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其中，碳水化合物為蔗糖，多元醇為一縮二乙二醇或甘油，無機(jī)酸為濃硫酸或濃鹽酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其中，碳水化合物的質(zhì)量濃度為10-30%，碳水化合物與多元醇的體積比為1-3: 3-1，無機(jī)酸的加入量為20到100μ 1/L。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其中，微波加熱是以500-1000W的家用微波爐作為微波源。
8.權(quán)利要求1制備的綠色熒光碳點(diǎn)在細(xì)胞標(biāo)記中的應(yīng)用。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用，其中，是將培養(yǎng)后的細(xì)胞加入含有綠色熒光碳點(diǎn)的培養(yǎng)基進(jìn)行共孵育。
全文摘要
一種綠色熒光碳點(diǎn)，通過下述方法得到A)以碳水化合物為碳源，加入至多元醇溶劑中制備混合液；B)以無機(jī)酸作為催化劑，加入到步驟A的混合液中；C)對步驟B的產(chǎn)物進(jìn)行微波加熱；D)經(jīng)分子截留量為100Da的透析袋透析后得到在365nm紫外光激發(fā)下發(fā)綠色熒光的碳點(diǎn)水溶液，且可直接用于腫瘤細(xì)胞標(biāo)記。本發(fā)明還公開了綠色熒光碳點(diǎn)的制備方法。本發(fā)明具有工藝簡單、高產(chǎn)率、環(huán)境友好等特點(diǎn)。
文檔編號C01B31/02GK103232029SQ20121057298
公開日2013年8月7日 申請日期2012年12月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月25日
發(fā)明者顧微, 劉洢, 戚穎哲, 李福英, 葉玲 申請人:首都醫(yī)科大學(xué)