[发明专利]一种钆基荧光碳点的制备方法及应用

说明书

本发明属于有机碳材料碳点制备及应用的技术领域，具体为一种新型钆基荧光碳点的制备方法及应用。所述方法包括以下步骤：步骤1，将3,4‑二羟基苯丙酸、无水氯化钆、钝化剂和水混合均匀，得到原料混合物溶液；步骤2，将所述原料混合物溶液置于高压反应釜中，180‑220℃加热反应2‑7h，冷却至室温，加入去离子水，超声，得到反应混合物溶液；步骤3，将所述反应混合物溶液通过水相滤膜，收集滤液，所述滤液置于透析袋中，加入去离子水，透析，然后将透析袋内的溶液冻干，得到新型钆基荧光碳点，记为Gd‑C‑dots。所述碳点表面石墨化程度较高，在水溶液中具有良好的分散性，荧光性质稳定，细胞毒性低，用于MRI造影效果好。

【技术领域】

本发明涉及有机碳材料碳点制备及应用的技术领域，具体涉及一种新型钆基荧光碳点的制备方法及应用。

【背景技术】

量子点(quantumdots，QDs)亦称半导体纳米晶体，由II-VI族或III-V族元素组成。由于量子点的激发光谱较宽，发射光谱较窄，因而可发射不同颜色的荧光。量子点可通过调节组成和尺寸大小达到光学性质可调性的目的。这种独特的光学性能和易于表面功能化修饰，使得量子点被广泛应用于生物成像、细胞标记和DNA检测等生物医学领域。碳量子点(carbon dots，CDs)作为纳米荧光材料家族中的新秀，不仅具备类似于半导体量子点优异的光学性质，而且具有合成方便、原料丰富、良好的生物相容性等特点，具备符合在生物标记和生物医学成像中所需要的优良特性。

磁共振成像(MRI)广泛应用于肿瘤成像和心血管疾病成像。MRI成像的原理是：氢原子在外加磁场无线电射频脉冲照射，发生能量共振。停止外磁场照射，氢原子释放能量，发生弛豫现象，即能量从激发态回到基态。氢原子驰豫时间分为纵向驰豫时间(T₁)和横向驰豫时间(T₂)。在体内各个器官中含有大量的水分子，应用射频脉冲后，正常组织和病变组织的氢原子的驰豫时间T₁和T₂不同，产生MRI图像。与其他成像相比，MRI具有非侵入性、无电离辐射、对比度强等优势。

在肿瘤成像中，由于正常组织和病变组织结构差异较小，驰豫时间相近，MRI不能有效地识别异常信号。在临床成像中，常加入MRI造影剂，提高正常组织和病变组织的对比度，判断病变情况。根据驰豫时间，可分为缩短纵向驰豫时间的T₁造影剂和横向驰豫时间的T₂造影剂。T₁造影剂显影特点是随着造影剂的浓度提高，成像越亮。T₂造影剂显影特点则相反，造影剂的浓度越高，成像越暗。

目前临床中使用的T₁造影剂马根维显(Gd-DTPA)和T₂造影剂铁酸葡胺。针对T₁造影剂Gd-DTPA，具有明显的缺点。首先Gd-DTPA生物毒性较大。Gd与二乙三胺五乙酸进行配位，在体内复杂的环境中，Gd-DTPA释放出Gd离子。在体内Gd离子不能快速的代谢，易于积累，抑制钙通道，引起生物毒性，如肾原性系统纤维化引起的肾功能不全等。其次，小分子的Gd-DTPA在体内循环时间短，成像时间短。

因此，开发一种能够降低Gd的毒性，提高造影效果、具有高效性和生物亲和性的碳点至关重要。

【发明内容】

本发明的发明目的在于：针对现有技术的不足，提供一种新型钆基荧光碳点的制备方法及应用，本发明以3,4-二羟基苯丙酸(DHCA)和无水氯化钆(GdCl₃)为原料，2,2’-(乙烯二氧)双乙胺(EDA)为钝化剂，通过高温裂解制备具有MRI成像的钆基碳点，所述碳点表面石墨化程度较高，在水溶液中具有良好的分散性，荧光性质稳定，细胞毒性低，用于MRI 造影效果好。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种新型钆基荧光碳点的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将3,4-二羟基苯丙酸、无水氯化钆、钝化剂和水混合均匀，得到原料混合物溶液；