[发明专利]一种金掺杂荧光碳量子点的制备方法

说明书

本发明提供一种金掺杂荧光碳量子点的制备方法，其包括以下步骤：制备载金纳米簇的改性壳聚糖复合物水溶液；将所述载金纳米簇的改性壳聚糖复合物水溶液与柠檬酸水溶液混匀后，进行水热反应，制得所述金掺杂荧光碳量子点。本发明的方法能够提供低毒性、生物兼容性良好、水溶性好、荧光产率高、储存稳定性好的双荧光发射波长的金掺杂荧光碳量子点。

技术领域

本发明属于医药生化检测领域，具体涉及一种双荧光发射波长的金掺杂荧光碳量子点及其制备方法。

背景技术

在近年来应用最多，量子点材料备受研究人员关注，但是近几年有研究表明，量子点含有重金属铬和硒等，毒性大，因此很多科学家在努力寻找其新的替代品。碳量子点(CQD，carbon quantum dot)是新发展起来的一种碳纳米材料，是由sp²杂化碳或无定形碳组成的、能稳定发光、尺寸小于10nm、具有准球形结构的荧光纳米颗粒，有望取代半导体量子点作为医药荧光材料。近年来，人们已开发出众多制备碳量子点的碳源，例如石墨、葡萄糖、柠檬酸、抗败血酸、明胶、蔗糖、聚吡喃糖衍生物、聚呋喃糖、聚氨基葡萄糖等。

单一信号荧光材料已难以满足各学科发展的需求，如单一荧光材料可以很好地完成分子离子的检测、生物大分子的标记等，但是却不能将其有效分离富集至有效量，以满足现有微量分析仪器，有人利用磁性物质可以实现目标对象的分离富集，却不能进行相应的检测，而磁性碳量子点是荧光材料与磁性材料的结合。双信号(甚至多信号)荧光纳米材料因可被不同波长的激发光激发，进而可在不同环境下荧光成像，因此具有很好的应用前景，已经受到材料学、分析化学、生物学、医药学等领域研究者的高度关注。

荧光纳米材料通常包括：半导体量子点、稀土掺杂上转换纳米材料、贵金属纳米粒子(如金纳米粒子)以及碳量子点。但是，半导体量子点的制备条件比较苛刻，且先驱体为Cd、Pb、Hg等重金属离子盐，对人体和环境都会造成极大的伤害，这些因素一定程度上限制了其应用。制备上转换材料的原料比较昂贵。因此，毒性小、生物相容性好的金纳米粒子和碳量子点吸引了更多研究者的关注。黄宏等人(浙江师范大学，硕士论文，2014年)利用不同碳源合成了多种新型荧光纳米材料，详细研究了其荧光特性及其靶向识别性能，并深入探讨了相关靶向识别机制：(1)卡托普利-金纳米粒子的合成以及Hg²⁺靶向识别研究以卡托普利为稳定剂，四羟甲基氯化磷为还原剂，通过简单、温和、快速(5分钟)、绿色的方法合成荧光金纳米粒子，利用Hg²⁺能够特异性淬灭金纳米粒子的荧光，荧光金纳米粒子可用于环境水样中Hg²⁺含量的快速检测；(2)多肽模板法合成波长可调的荧光金纳米粒子与其性能研究采用序列结构不同的多肽为模板，硼氢化钠为还原剂，合成了具有不同发射波长的荧光金纳米粒子，以此金纳米粒子为探针，可实现Hg²⁺的高灵敏度和高选择性检测；(3)以草莓为碳源，水热法合成氮掺杂的荧光碳量子点，所得碳量子点水溶性好、稳定性高，并能够作为荧光探针测定Hg²⁺。(4)用葡萄为原料，一步水热法合成量子产率较高的荧光碳量子点，该碳量子点同时具有水溶性好、稳定性高、粒径小、尺寸均一、细胞毒性低等特征，且具有较好的细胞成像能力。

当金纳米颗粒尺寸逐渐减小到与费米波长相当时，其电子结构与半导体类似，能级不连续。这些超小的金纳米颗粒具有荧光特性，又被称为金纳米簇(AuNC)。相比于传统的荧光探针，金纳米簇具有更多的优点。它具有更高的量子产率、更长的荧光寿命，抗光漂白能力强，发射光谱波长具有尺寸依赖可调性，斯托克斯位移大以及生物毒性低。因此，金纳米簇作为一种新型荧光纳米材料在生物标记、荧光成像领域有望得到广泛应用。苏小清等人(东南大学硕士论文2016年)通过化学还原法，以氯金酸为反应前驱体，GSH为还原剂，在不同条件下探索了荧光金纳米簇的制备方法，并进一步考察了硫醇对金纳米簇的荧光强度的影响。