[发明专利]杂原子掺杂的水溶性碳量子点在制备荧光成像标记和光动力学治疗的光敏剂中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种杂原子掺杂的水溶性碳量子点的制备及其应用领域，具体来讲，涉及一种杂原子掺杂的水溶性碳量子点的制备及其作为新型光敏剂在体内和体外荧光标记成像和光动力治疗领域的应用。 

背景技术

光动力学疗法（Photodynamic Therapy，简称PDT）就是利用光动力学效应的治疗肿瘤的一种新型方法，光动力学疗法在治疗鲜红斑痣、微血管疾病、视网膜黄斑变性和动脉粥样硬化等方面取得了突破性进展。此外，作为继手术治疗、放射疗法和化学疗法后的一种全新治疗癌症的方法，光动力学疗法在临床癌症治疗中已经取得了令人瞩目的成果。与传统的治疗方法相比，其具有很多优点：（1）具有很好的选择性，能选择性地消灭局部的原发性和复发性肿瘤而不危及正常组织；（2）可与放射疗法和化学疗法同时进行且对两者均有一定的协同作用；（3）可以缩小手术的范围和改善手术后的预防；（4）引起的副作用小，接受光动力学治疗的患者只需要在短期内避免强光直射，就不会产生局部光敏皮炎；（5）既能荧光成像，又可以进行光动力学治疗的材料，可以明确标示出肿瘤组织的具体分布，从而使手术肿瘤治疗既正确又彻底。 

因此，光动力学治疗已被公认为临床上除手术、放疗、化疗之外的第四种治疗癌症的方法，其基本构成要素（氧、光敏剂和光）之一的光敏剂一直都是光动力学治疗的研究热点之一，尽管已经在许多国家得到批准用于临床治疗，但是由于其自身的许多缺点，如成分复杂，皮肤光毒性强等等，人们一直在寻找并发现了很多更为理想的材料，包括一些卟啉类和非卟啉类的有机材料和一些无机材料。量子点不仅是一种很好的成像试剂,也是一类很好的能量给体，可以与氧分子或者染料之间发生能量转移，产生单线态氧和一些其他活性氧自由基。而单线态氧等又可以引起细胞死亡或者诱导细胞凋亡。近年来，量子点在肿瘤标记和光动力学治疗方面虽然取得了重要的进展，但开发高效低毒、生物相容性好、光动力学活性高和光稳定性强的新型光敏剂是该领 域的热点和难点问题。 

碳元素是地球上所有已知生命的基础。由于其具有多样的电子轨道特性(sp¹、sp²、sp³)，因此形成许多结构和性质奇特的物质。碳量子点具有发光可调、荧光量子效率高、抗光漂白性能好、生物相容性好、无毒性、易于功能化、能够高产率制备等特性，有望在光电子器件、纳米催化剂、生物分析、荧光成像和光热治疗癌症等技术领域显示其广阔的应用前景[Angew.Chem.Int.Ed,2010,49,6726-6244;Chem.Comm.2012,48.3686-3705；J.Mater.Chem.,2012,22,24230-24253]。因此，探索开发基于杂原子掺杂的水溶性碳量子点的高效低毒、生物相容性好、光动力学活性高和光稳定性强的能够用于体内和体外荧光标记成像的新型光敏剂对人类健康、国民经济和科学研究都具有及其重要的意义。 

发明内容

本发明要解决的第一个技术问题是提供一种杂原子掺杂的多功能碳量子点在制备体外成像标记及光动力学治疗中的光敏剂中的应用。 

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种杂原子掺杂的多功能碳量子点在制备体内成像标记及光动力学治疗中的光敏剂的应用。 

本发明要解决的第三个技术问题是提供一种杂原子掺杂的多功能碳量子点在制备体外靶向成像标记及靶向光动力学治疗中的新型光敏剂中应用。 

本发明要解决的第四个技术问题是提供一种杂原子掺杂的多功能碳量子点在制备体内靶向成像标记及靶向光动力学治疗中的光敏剂中的应用。 

本发明杂原子掺杂的水溶性碳量子点，其制备方法包括如下步骤： 

1)向共轭聚合物中加入0.01～1000倍共轭聚合物质量、0～1M的酸或碱的水溶液，混合均匀，得到反应液； 

2)将反应液加热到100℃～500℃，反应1～48小时； 

3)反应完后自然冷却，收集反应液，分离提纯，得到杂原子掺杂的水溶性碳量子点。 

优选地，所述共轭聚合物选自具有以下结构式的共轭聚合物中的一种或多种： 

式中： 

结构式PT中，m、n和k为0～10000的自然数，m、n和k不同时为0；结构式PPV、PF、PPP、PE中，n为1～10000的自然数； 

其中：Ar₁为呋喃，噻吩，硒吩，吡咯，吡啶，苯，萘，蒽，芘，吲哚，香豆素，荧光素，咔唑，罗丹明，氰基染料，芴或喹啉；