[发明专利]一种荧光纳米碳颗粒的制备方法及应用

说明书

一种荧光纳米碳颗粒的合成方法，是由纳米碳颗粒上的羧基基团经过1‑(3‑二甲氨基丙基)‑3‑乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）活化后与5‑氨基荧光素反应制备而成，使得纳米碳颗粒带有5‑氨基荧光素的荧光基团。该纳米碳颗粒是在水的媒介下发生表面官能团的变化，进而对纳米碳材料进行改性，其中反应是需要EDC作为本合成方法中的羧基活化剂。采用本方法能够有效的合成荧光纳米碳颗粒，解决了动植物细胞的成像问题和纳米碳颗粒的示踪问题。本发明所使用材料成本低廉、制备过程中不需要繁琐的工艺流程，显著降低了成本和制作工艺的难度，并可在常规实验室制备得到；制备的荧光纳米碳颗粒可应用于在动植物细胞的荧光标记、活体示踪成像。

技术领域

本发明专利涉及一种荧光纳米碳颗粒的制备方法，特别指用于生物医药学领域，如生物荧光标记、活体示踪成像等。其制备方法简单有效，可在常规实验室内进行制备。

背景技术

近年来，荧光纳米粒子在生物医药学的多个方面得到广泛运用，如生物荧光标记、活体示踪成像等。在众多制备荧光纳米粒子的方法中，采用纳米银、纳米锌、碳纳米管或石墨烯等昂贵纳米材料，使用掺杂金属离子及表面钝化PEG等方式修饰纳米粒子，可以获得较高荧光量子产率的纳米粒子。如专利CN201810813435.6提供了一种以氮杂环类有机物和柠檬酸为原料，利用微波反应器中加热碳化制备荧光纳米碳点的方法。专利CN201511031216.5提供了一种将含有羧基的有机酸与有机胺，在水热釜中，进行水热反应制备近全光谱荧光纳米碳点的方法。专利CN201810299331.8提供了一种将双亲分子、有机前驱体与溶胶混合得到囊泡包裹的荧光碳纳米材料。然而由于上述这些制备方法工艺步骤繁琐，原料成本较高等因素，导致荧光纳米粒子的合成难以规模化生产。此外，一些对生物体有毒害的纳米颗粒，也极大地限制了这类技术的发展。因此寻找低毒或无毒、制备简单、成本低廉和环境友好的荧光纳米颗粒受到广大研究者的重视。

纳米碳溶胶属于碳纳米材料的一种，利用脉冲式电极法电解石墨制备而成，可溶于水且成本相对低廉。相比其它纳米粒子的合成，纳米碳溶胶具备良好的生物相容性、低毒性等特点。近年来，纳米碳溶胶在植物生产、生物医学等领域得到应用，但其示踪技术尚未突破，关于纳米碳溶胶的荧光颗粒制备以及在示踪方面的应用尚未报道。

发明内容

本发明的目的是针对现有的荧光纳米粒子制作成本高，工艺复杂，难以大规模制备的特点，以纳米碳溶胶为基础材料，提供了一种有效、成本低廉而且制作工艺简单的荧光纳米碳颗粒制备方法。该纳米碳颗粒是在水的媒介下发生表面官能团的变化，进而对纳米碳材料进行改性，其中反应是需要EDC作为本合成方法中的羧基活化剂。

本发明主要是通过以下技术方案来实现的：

一种荧光纳米碳颗粒的合成方法，它是由纳米碳颗粒上的羧基基团经过1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）活化后与5-氨基荧光素反应制备而成，使得纳米碳颗粒带有5-氨基荧光素的荧光基团。

该合成方法具体分为三步，第一步，采用稀释后的氨水调节纳米碳溶胶的pH至7.5-8.5，加入EDC活化纳米碳颗粒的表面羧基基团，活化反应时间为连续搅拌至少4h；第二步，将5-氨基荧光素溶液逐渐加入到已活化后的纳米碳溶胶胶液中，对纳米碳颗粒的表面官能团进行改性，使得纳米碳颗粒的表面修饰荧光集团，改性反应时间为连续搅拌至少12h；第三步，利用乙醇洗脱纳米碳颗粒上的5-氨基荧光素，收集沉淀的纳米碳颗粒，第三步需多次重复，以保证彻底洗脱5-氨基荧光素。

本发明更具体是说，用于改性的反应试剂是由浓度0.9-1.2 mg/mL的纳米碳溶胶、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）以及5-氨基荧光素组成。具体步骤如下：

步骤1 羧基官能团活化：