[发明专利]一种线粒体靶向荧光碳点及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种线粒体靶向荧光碳点及其制备方法和应用，所述荧光碳点主要是由以下重量份比例的原料制成：壳聚糖1–20份、乙二胺1–10份和和巯基丁二酸1–10份。并且以壳聚糖、乙二胺和巯基丁二酸为原料，采用水热法一步制得了具有优异荧光性质的碳点。相对于现有技术，该碳点不但能够实现对哺乳动物细胞线粒体的快速、免清洗、长时间、光稳定(抗漂白)成像，还可作为载体将抗癌药物定向输送至线粒体，从而实现基于线粒体的肿瘤靶向治疗。此外，该碳点还具有制备成本低、水分散性好、细胞毒性低等优点，有望取代目前广泛使用的商品化线粒体荧光探针。

技术领域

本发明公开了一种线粒体靶向荧光碳点及其制备方法和应用，属于生物纳米材料技术领域。

背景技术

无论是在哺乳动物正常细胞或者是病变细胞中，线粒体都以其独特的作用而深刻影响着细胞的生命活动，如ATP的产生与细胞供能、细胞内部的钙离子信号和自由基的产生、细胞凋亡的调控以及维持细胞内部环境的稳态等。由于线粒体对细胞新陈代谢有着重要的意义，线粒体的功能异常与糖尿病、肿瘤、帕金森氏症和阿尔兹海默病等疾病的发生发展密切相关。因此对线粒体的数量、形貌等的观察和研究对于探知细胞的状态和生命活动至关重要。此外，由于线粒体对活性氧和热的敏感性，线粒体也成为了癌症光动力学治疗和光热治疗的重要靶标。

另一方面，荧光染色法是实现线粒体成像的最主要方法，因此开发出相应的线粒体荧光探针是目前的研究热点。现在商品化的线粒体荧光探针主要包括罗丹明123、具有线粒靶向性质的绿色荧光蛋白(mito-GFP)和MitoTracker系列染料。这些染料因为其高度特异的线粒体靶向特性以及可产生较强荧光信号而饱受青睐，但是它们也存在着许多缺点如合成复杂、价格昂贵、水溶性较差且光稳定性差等，从而在一定程度上限制了它们的应用。

与此同时，定位于线粒体的靶向癌症治疗是目前治疗癌症的新思路。这是因为针对线粒体的药物能够有效破坏对于细胞生命活动极其重要的线粒体从而提高药物杀死癌细胞的效率。发展线粒体靶向药物，最常用的方法是利用线粒体靶向配体如三苯基膦(TPP)对药物进行共价修饰，从而赋予药物线粒体靶向的能力。但是，由于该配体毒性较大，且其本身不具备荧光性质，因此在修饰的过程通常还须引入其他的荧光分子才能实现对药物的荧光示踪，但引入的其他分子会降低修饰后药物的线粒体靶向性。这些缺点也成为了该配体用于实现药物线粒体靶向输运的瓶颈。综合所述，开发出一种同时具备荧光探针和药物载体双重功能的线粒体靶向分子或纳米颗粒的重要性不言而喻。

发明内容

发明目的：针对上述技术问题，本发明提供了一种荧光碳点，以及利用多胺基化合物和多羧基化合物，并借助水热合成法，制备该荧光碳点的方法；以及所述荧光碳点在线粒体成像和线粒体靶向载药性能方面的应用。

技术方案：本发明提供了一种线粒体靶向荧光碳点，其主要是由以下重量份比例的原料制成：

壳聚糖1–20份、乙二胺1–10份和和巯基丁二酸1–10份。

优选，所述的线粒体靶向荧光碳点主要是由以下重量份比例的原料制成：

壳聚糖1份、乙二胺1–10份和和巯基丁二酸1–10份。

优选，所述的线粒体靶向荧光碳点主要是由以下重量份比例的原料制成：

壳聚糖20份、乙二胺1–10份和和巯基丁二酸1–10份。

优选，所述壳聚糖分子量在10kDa-1000kDa。

本发明还提供了所述线粒体靶向荧光碳点制备方法，包括以下步骤：将壳聚糖、乙二胺和和巯基丁二酸制成混合液，然后水热条件下反应一定时间，降温，过滤或离心即得所述靶向荧光碳点的溶液。

优选，包括以下步骤：