[发明专利]一种双发射碳基纳米探针的制备方法及其产物

说明书

本发明公开了一种基于静电相互作用诱导自组装方法制备的双发射碳基纳米探针的制备方法及其产物在生物体内外检测温度的应用，属于比色荧光检测技术领域。本发明包括不具有温度敏感性且表面带负电荷的蓝色荧光碳点(B‑CDs)的合成、具有温度敏感性且表面带正电荷的红色荧光碳点(R‑CDs)的制备和双发射碳基荧光纳米探针的制备。本发明所得到的双发射碳基荧光纳米探针，利用双发射碳基荧光纳米探针对不同温度具有不同的响应性，呈现不同的复合荧光颜色变化，这种双荧光发射纳米探针可以用于裸眼比色检测生物体内外温度，并且具有高灵敏度(0.93％/℃)和操作重复性，这为生物成像、温度传感、环境监测、食品安全等方面提供了便捷。

技术领域

本发明具体涉及一种用于温度传感的双发射碳基纳米材料的制备方法及其在生物环境中检测温度变化的应用，属于荧光纳米材料技术领域。

背景技术

温度在生物体内生理和生化作用与过程中起着至关重要的作用，它的精确测量意义重大，因此温度测量技术从传统的侵入式温度传感器，即热电偶和热敏电阻，提升为非侵入性的纳米温度计。其中，荧光纳米温度计由于其高时间和空间分辨率以及成像和温度传感的一体化功能而受到广泛的关注，并成功应用于生物成像、温度传感、环境监测或食品安全等方面。

目前，常用的荧光纳米材料要包括半导体量子点，金属纳米簇，碳纳米材料和稀土掺杂纳米粒子等。有研究已经证实了AuNCs具有检测细胞温度变化的能力。然而，在复杂环境下，这些单发射荧光纳米温度计稳定性差，不能准确反映纳米或亚纳米区域的局部温度和温度梯度的变化。这种内在的限制促使了新型荧光纳米温度计的开发。与单发射荧光纳米温度计相比，由于自参比物质的存在及材料性能的改进，双发射荧光纳米温度计的灵敏度和稳定性得到了极大的提高。

碳点(CDs)作为一类不含重金属的荧光纳米材料，因为它们固有的优点，如成本低，生物相容性好，稳定性好等，已被广泛应用于许多领域，尤其是生物成像和传感器。迄今为止，已经报道了基于CDs的荧光纳米温度计(单发射或双发射)已经被用于精确的温度检测。例如，CDs/Au NCs双发射荧光纳米杂化材料能够实现25-45℃范围生理温度的准确测量。但是，两种物质间的相容性和相互干扰成为二元非均相纳米复合材料(CDs/AuNCs和CDs/QDs)的首要考虑因素。而双碳点纳米材料的问世不仅解决了上述问题，而且进一步降低了纳米材料的毒性和制备成本。

目前，制备双碳点(CDs/CDs)纳米材料的技术主要有化学键交联和基于模板的自组装。然而，这些过程复杂，不可控，最终导致量子效率的下降。因此，开发新的低毒性、稳定且成本低、制备过程简单的温度传感材料十分有必要。

发明内容

本发明的目的是通过静电相互作用诱导的自组装方法构筑蓝色发光碳点(B-CDs)和红色发光碳点(O-CDs)复合双荧光碳基纳米探针，该探针具有结构稳定，环境友好，制备过程简单等特点，可以用于生物体内温度检测。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种用于温度传感的双发射碳基纳米探针的制备方法，具体步骤如下：

将红色和蓝色荧光碳点按质量比(1-3):1溶解制成水溶液，搅拌3-5h，之后除去未组装的碳点，收集溶液，干燥得到的固体即为双发射碳基纳米探针。

进一步的，所述溶解过程在室温下进行。

进一步的，所述干燥方式为冷冻干燥、真空干燥、减压沸腾干燥或常压干燥中的一种。

进一步的，所述干燥方式优选冷冻干燥，干燥温度为-30—-50℃。

进一步的，所述干燥时间为24-72h。

进一步的，所述除去未组装碳点的方式是透析，选用的透析膜为3500Da透析膜。

进一步的，所得双发射碳基纳米探针的粒径分布范围为20-25nm。

所述红色荧光碳点的制备方法如下：