[发明专利]一种碳量子点多色荧光探针及制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明属于生物医学技术研究领域，具体涉及一种碳量子点多色荧光探针及制备方法和用途。

背景技术

荧光检测技术一直是生物医学检测中的重要手段之一。近年来，碳量子点因其尺寸与光谱可调的优良特性越来越受到生物医学研究者的重视，并已在分子标记、生物检测、医学成像等方面取得了重要应用。碳量子点能够稳定发光，并能对外界分子或离子作出线性响应，开发相应的光学或光谱学检测方法，则是一个很有意义的研究工作。

碳量子点是一类新型的碳纳米材料，目前人们已可实现了蓝绿等不同发光颜色的碳量子点。深入研究碳量子点多色荧光的量子力学机制及发光调控的工艺技术，进一步拓展其在光电子、生物电子学等领域的功能和应用，是现在课题的研究热点之一。此外，碳量子点具有较低的生物毒性、优良的生物相容性、较高的比表面，且表面具有较多官能团，这为生物分子的组装与检测提供了优良的材料科学基础，从而使它成为生物传感的重要候选材料。

目前，基于碳量子点多色荧光的定量生物分析及人的血清蛋白等工作国际上尚很少见，特别是双光子荧光和时间分辨检测将成为我们独特的视角，相信可以开展一系列创新性的探讨，进而拓展碳量子点的生物医学检测、成像等方面的应用，发展新的生物检测技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多色荧光生物传感器，力图融合碳量子点多色荧光的优良光电特性及其生物学方面的优点，研究碳量子点的尺度、形状及发光特性的调控方法与物理机制，探讨生物分子的组装方法，构建可视化的生物传感器。

本发明按如下步骤实现：一种荧光多胺官能团修饰的碳量子点的操作步骤如下：

a.将柠檬酸和BPEI加入到去离子水中，水浴条件下搅拌至BPEI完全溶解后，转移到聚四氟乙烯反应釜中，高压加热反应。

b.待反应釜冷却至室温，将混合物离心除去大分子的碳量子点。

c.最后，将碳量子点干燥后再分散在去离子水形成碳量子点溶液。

d.取用NaOH溶液和稀硫酸配置的pH值为1-13的溶液，滴加到碳量子点溶液中，静置后测试其荧光。

所述多胺官能团修饰的碳量子点的其制备方法的具体反应条件为

步骤a中，柠檬酸和BPEI的质量比为2:1，BPEI与去离子水的质量体积比：1g：30ml，水浴温度为60℃；高压加热反应的条件为：200℃反应5 小时。

步骤b中，离心条件为在12000rpm离心15分钟。

步骤c中，干燥指在60℃烘箱内干燥；碳量子点溶液的浓度为30g L^-1。

步骤d中，pH值为1-13的溶液与碳量子点溶液的体积比为150：1；静置时间为10分钟。

经过多胺官能团修饰的碳量子点在紫外光源下呈蓝绿色，测量其激发光谱，测得该碳量子点的最大激发波长为386nm，最大发射波长为460nm，且发光稳定。相对于现有技术，本发明所得的多胺官能团修饰的碳量子点具有对人血清蛋白有定量检测的作用，其特征在于该碳量子点表面连接了多胺官能团，当溶液中加入人血清蛋白时，人血清蛋白会与碳量子点表面的多胺官能团结合，形成一种稳定的结构。其中，碳量子点作为电子供体，人血清蛋白作为电子受体，进而导致碳量子点发生能量转移，使能量从碳量子点转移到人血清蛋白上，并引起荧光猝灭的现象。

使用多胺官能团修饰的碳量子点测定人血清蛋白的步骤如下：

a分别配制0.03311、0.06579、0.14563、0.22293、0.37037、0.50898、 0.87021、1.22093、1.89266、2.52747、3.12834、4.23858、5.24155、7.37069、9.0856、 9.68165、12.09779mg L^-1人血清蛋白溶液。然后分别取等量的上述人血清蛋白溶液，滴加步骤c中的碳量子点溶液，体积比均为200:1，静置10分钟，实现该碳量子点对人的血清蛋白的标记，研究这些生物分子对碳量子点荧光的影响，获得光谱强度、峰值位置等特征参数与人血清蛋白分子浓度之间的定量关联。

本发明具有以下优点：

1.本发明中制备的多胺官能团为柠檬酸，来源丰富，绿色无毒，操作方便，且大小均匀，荧光性能优异。

2.本发明中制备的碳量子点发射波长随激发波长可调，荧光量子产率较高。