[发明专利]一种以艾草叶为碳源的碳量子点及其制备方法与应用

说明书

一种以艾草叶为碳源的碳量子点及其制备方法与应用，属于荧光碳纳米材料技术领域。具体制备过程如下：将艾草叶加入去离子水中，在一定温度下置于水热反应釜进行反应；待合成的产物自然冷却后进行离心分离，然后过滤；将过滤物真空冷冻干燥后得到艾草叶为碳源碳量子点的粉末。与其他碳量子点的制备方法相比，本发明操作简单，所需原料少且易得，无需其他表面钝化剂，其反应速度快，所制备的碳量子点具有较强的荧光和良好的生物相容性。该碳量子点可以进入细胞内并且均匀分布在A549细胞中，在宽波长范围下发出稳定荧光，对帮助人们了解动植物细胞状态具有重要意义，可用于生物成像和农业领域，在未来的生物领域和农业领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于荧光碳纳米材料技术领域，具体涉及一种以艾草叶为碳源的碳量子点及其制备方法与应用。

背景技术

碳点作为碳纳米材料家族中新的一员，碳点具有很多优越的荧光性质，如通过改变尺寸和激发波长可调控其荧光发射、耐光漂白、无光闪烁。碳元素是构成生物体所需的重要元素之一，由它构成的碳点本身生物毒性低，具有良好的环境友好性和生物相容性。此外，制备碳点的反应条件温和，步骤简单，原料丰富且廉价。碳点表面富含羧基、羟基等亲水基团，具有很好的水溶性。碳点的粒径一般在10nm以下，在和细胞的孵育过程中，碳点能够更容易、更快速的被细胞摄取。具有良好的生物相容性及低毒性的碳点，适用于生命科学研究。在农业领域，利用碳点的尺寸效应可被植物细胞摄取来有效杀菌和防虫。

艾草叶(Artemisiaargyi)，又名香艾、艾蒿，为菊科蒿属多年生野生草本植物。艾草叶具有很高的药用价值，为我国传统中药，其主要化学成分有挥发油、桉叶烷、三萜类和黄酮类化合物，还含有多种微量元素。近年来，对艾草叶在药学、化学成分、药理作用、临床应用等方面的研究渐渐多起来。现代药理研究表明，艾草叶中的有效化学成分不但具有抗氧化、抗癌和调节免疫力、抗炎症和抑制病毒、抗凝血的功能，而且利用艾草叶提取物用于抑菌和防虫也有了大量研究。

生物光学成像是指利用光学的探测手段结合光学探测分子对细胞或者组织甚至生物体进行成像，来获得其中的生物学信息的方法。科学工作者能通过生物光学成像图像来分析细胞或生物体特定区域的特征、状态，对疾病诊断和新的医疗手段的开发等方面具有重要的实践意义和应用前景。碳量子点可有效标记动植物细胞进行细胞荧光成像，帮助研究者进行细胞特征分析。但是目前公开的碳量子点的制备方法需要添加表面钝化剂，制备的碳量子点的水溶性、荧光性能以及生物相容性等综合性能较差，制备成本较高。

发明内容

解决的技术问题：针对上述技术问题，本发明提供一种以艾草叶为碳源的碳量子点及其制备方法与应用，所述制备方法简单快速，不需要加入表面钝化剂，所制备碳量子点尺寸小，并且具有良好的水溶性、优越的荧光性能和良好的生物相容性等特点，可有效进行细胞荧光成像。

技术方案：一种以艾草叶为碳源的碳量子点的制备方法，所述制备方法如下：

步骤一.将艾草叶剪碎加入到水中，在180～220℃温度下反应10～14h；

步骤二.待反应物冷却至10～25℃后进行离心分离，然后过滤；

步骤三.将过滤物真空冷冻干燥后得到以艾草叶为碳源的碳量子点。

作为优选，所述步骤一中艾草叶与水的比例为每0.1g艾草叶用水30～80mL。

作为优选，所述步骤一中将艾草叶剪碎加入到水中时在10～25℃温度、转速为400～600r/min条件下搅拌20～40min。

作为优选，所述步骤二中待反应物冷却至10～25℃后在转速为10000-12000r/min转速下进行离心分离10-15min。

作为优选，所述步骤二中过滤时采用孔径为0.2-0.22μm的滤膜。