[发明专利]一种用于细胞核成像和线粒体成像的石墨烯量子点的制备及应用研究在审
申请号: | 201710945665.3 | 申请日: | 2017-10-12 |
公开(公告)号: | CN107902642A | 公开(公告)日: | 2018-04-13 |
发明(设计)人: | 范增杰 | 申请(专利权)人: | 兰州大学 |
主分类号: | C01B32/184 | 分类号: | C01B32/184;B82Y40/00;G01N21/64 |
代理公司: | 北京轻创知识产权代理有限公司11212 | 代理人: | 谈杰 |
地址: | 730000 甘肃*** | 国省代码: | 甘肃;62 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 用于 细胞核 成像 线粒体 石墨 量子 制备 应用 研究 | ||
技术领域
本发明涉及生物医用材料技术领域,具体涉及一种用于细胞核成像和线粒体成像的石墨烯量子点及其制备方法和应用。
背景技术
石墨烯量子点具有强的荧光亮度,良好的生物相容性,高的水中分散性及低的光漂白等特性,这些特性使其优于传统的荧光染料和无机量子点,在光学成像,光学传感,光伏电池及发光二极管等方面得到广泛的应用。
在荧光成像方面,各种合成方法制备的石墨烯量子点主要用于各类细胞成像,包括肿瘤细胞、神经细胞及干细胞等。由于目前所制备的石墨烯量子点大部分不具有靶向选择性,所以只能对细胞质进行成像,在细胞核成像及线粒体成像等方面缺乏相关的研究。少数能进行靶向成像,但是效果都不甚理想,如在某个细胞器被染色的同时,其周围的其他细胞器也可能被染色。为什么要对细胞核和线粒体进行成像?众所周知,细胞核与线粒体是细胞内的两个重要的细胞器。一个是遗传物质的控制中心,一个是能量来源的合成中心,许多遗传性疾病都跟这两个细胞器的功能异常有关,因此非常有必要对这两个细胞器的形态和位置进行定位。目前定位常用的是荧光染料,然而这类材料具有一定的毒性及容易发生光漂白现象,这些不足限制了其实际应用。同荧光染料相比,石墨烯量子点具有良好的生物相容性及低的光漂白特性,因此本发明拟构建具有靶向特性的石墨烯量子点实现对两个重要细胞器的荧光成像。
目前在石墨烯量子点的制备方面通常采用自上而下的方法,该方法需要苛刻的反应条件、复杂的处理步骤及低的产率,因此改善现有制备方法的不足,实现石墨烯量子点的大规模制备也是本发明的创新之处。
发明内容
本发明的目的就是针对现有靶向细胞核和线粒体的荧光染料具有毒性及光漂白等不足,充分利用石墨烯量子点存在的良好的生物相容性、高的荧光强度及低的漂白性等特性,发展一种大规模、绿色环保的制备方法,通过简易修饰就能实现石墨烯量子点对细胞核及线粒体的靶向成像,同时所制备的石墨烯量子点具有低毒及良好的荧光特色。
为了实现上述目的,本发明提供的技术方案为:一种用于特异性的对细胞核进行靶向成像的石墨烯量子点,是将PEI与1,3,6-三硝基芘于高温、高压及碱性条件下实现1,3,6-三硝基芘向石墨烯量子点的转化及通过亲核取代反应将PEI接枝到石墨烯量子点的表面。在此基础上构建一种用于特异性的对细胞核进行靶向成像的石墨烯量子点,是将4-羧丁基三苯基溴化膦通过酰胺化反应接枝到已经构建的GQDs-PEI的表面。
进一步的,上述的一种用于特异性的对细胞核进行靶向成像的石墨烯量子点,所述的PEI与1,3,6-三硝基的的重量比为(0.5-2.5):1。
进一步的,上述的一种用于特异性的对细胞核进行靶向成像的石墨烯量子点,是二者的混合物置于反应釜中于180-220度的反应条件下反应10-20h。
进一步的,上述的一种用于特异性的对细胞核进行靶向成像的石墨烯量子点,是将反应溶液先通过0.22μm的微孔滤膜进行过滤,除掉大尺寸的碳颗粒,然后在分子量为1000的透析袋中进行透析3天。
进一步的,上述的一种用于特异性的对细胞核进行靶向成像的石墨烯量子点,其粒径尺寸为1.75-6.25纳米,平均粒径尺寸为3.25纳米。其激发波长范围为369-450纳米,最大发射波长为450纳米。
进一步的,上述的一种用于特异性的对细胞核进行靶向成像的石墨烯量子点,其浓度在在18.75μg/mL-300μg/mL的范围内具有较低的细胞毒性,在上述范围能够特异性的对细胞核进行成像。
在GQDs-PEI基础上构建了一种用于特异性的对细胞核进行靶向成像的石墨烯量子点,是将4-羧丁基三苯基溴化膦通过酰胺化反应接枝到已经构建的GQDs-PEI的表面。
进一步的,上述的一种用于特异性的对线粒体进行靶向成像的石墨烯量子点,将0.1-0.5g TPP分散于100mL2-吗啉乙磺酸,即MES(0.1M,pH 4.5)。
进一步的,上述的一种用于特异性的对线粒体进行靶向成像的石墨烯量子点,充氮气30min,以除掉溶解的氧气。
进一步的,上述的一种用于特异性的对线粒体进行靶向成像的石墨烯量子点,加入缩合剂EDCI 0.06-0.33g,混匀反应10min。
进一步的,上述的一种用于特异性的对线粒体进行靶向成像的石墨烯量子点,加入1g合成的GQDs-PEI,继续反应4-24h。
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