[发明专利]具有持续高尔基体靶向成像能力的碳点及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物成像技术领域，具体涉及一种抗光漂白、具有持续高尔基体靶向成像能力的碳点及其制备方法。

背景技术

高尔基体(Golgi apparatus,Golgi complex)是真核细胞的细胞器之一，既是蛋白质修饰、分选、水解加工的场所，又是分泌物质的转运站。高尔基体的荧光成像对研究细胞内生理活动及与高尔基体相关疾病的生理过程都有重要作用。自1985年Lipsky等将NBD C₆-ceramide用于高尔基体荧光成像后，神经酰胺类似物便成为高尔基体荧光靶向定位的常用染料。但是这种神经酰胺类似物随着细胞的代谢也会出现在线粒体与细胞质膜上，且实际应用表明该类物质具有细胞毒性。因此，非常有必要发展一种生物相容性好，具有长时间高尔基体靶向性能的荧光探针。

碳量子点(carbon quantum dots，简称碳点)，是继富勒烯、碳纳米管及石墨烯之后最热门的碳纳米材料之一。碳点不仅呈现出优良的光学活性与较小尺寸的特性，且生物相容性良好。从2004年碳点首次报道以来，许多研究者通过改变碳源及合成方法制备出了一系列不同荧光颜色与量子产率的碳点。目前，碳点已广泛应用于生物成像，但是其在单个细胞中的分布较为分散，并不能对细胞中的某个细胞器进行精确定位。

因此制备一种具有良好生物相容性，且同时具有良好高尔基体靶向与成像能力的碳点是一项非常有挑战性且应用前景极好的工作。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有持续高尔基体靶向成像能力的碳点及其制备方法，所述碳点能够精确对细胞中高尔基体进行定位，且具有良好的抗光漂白性和生物相容性。

本发明通过下述技术方案达到所述目的:

1、具有持续高尔基体靶向成像能力的碳点，制备方法包括如下步骤:

1)、按柠檬酸与L-半胱氨酸的质量比为1:0.25～1:1的比例，取柠檬酸并在150～250℃条件下加热0～20min，获得产物A；

2)、取一定配比量的L-半胱氨酸和产物A混合，140～250℃加热3～60min，获得固体产物B；

3)、先用氢氧化钾或氢氧化钠溶液将步骤2)所获固体产物B的pH调至6～8，然后用0.22μm的滤膜进行过滤，再用截留分子量500～1000Da的透析袋透析12～48h，冷冻干燥即得碳点。

优选的，所述步骤1)中所述柠檬酸与L-半胱氨酸的质量比为1:1。

优选的，所述步骤1)中所述加热温度为200℃，加热时间为20min。

优选的，所述步骤2)中所述加热温度为150℃，加热时间为50min。

优选的，所述步骤3)中先用氢氧化钾或氢氧化钠溶液将步骤2)所获固体产物B的pH调至7。

2、制备具有持续高尔基体靶向成像能力的碳点的方法，包括如下步骤:

1)、按柠檬酸与L-半胱氨酸的质量比为1:0.25～1:1的比例，取柠檬酸并在150～250℃条件下加热0～20min，获得产物A；

2)、取一定配比量的L-半胱氨酸和产物A混合，140～250℃加热3～60min，获得固体产物B；

3)、先用氢氧化钾或氢氧化钠溶液将步骤2)所获固体产物B的pH调至6～8，然后用0.22μm的滤膜进行过滤，再用截留分子量500～1000Da的透析袋透析12～48h，冷冻干燥即得碳点。

本发明研究发现，L-半胱氨酸的量相对太少或者加入半胱氨酸后的温度太高都会使碳点的靶向成像能力减弱，因此，本发明通过实验研究最终获得柠檬酸与L-半胱氨酸的最佳质量比范围，以及加热的温度范围。

另外，在本发明中，步骤2)中会产生硫化氢气体，所以需要注意废气的处理以免对人体造成伤害，在加热的过程中需要用玻璃棒将两种物质搅拌均匀。

本发明的有益效果在于:本发明首先在稍高的温度下将柠檬酸热解缩合成较小的碳点骨架，然后再在稍低温度下与L-半胱氨酸缩合，在最终形成碳点的同时也使碳点表面带上大量半胱氨酸残基，最终获得蓝色荧光强度高且具有持续高尔基体靶向能力的碳点，避免了常规方法繁冗的后续修饰步骤。通过本发明所述方法获得的蓝色碳点的绝对量子产率高达68％，且该碳点具有良好的抗光漂白性和生物相容性，为检测细胞生理过程与疾病诊断等提供了更精确的帮助。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图: