[发明专利]一种可调谐双发射荧光碳点、制备方法及应用

说明书

本发明保护一种可调谐的双发射荧光碳点、制备方法及应用，其由钙黄绿素、氢氧化钠和乙醇溶剂通过溶剂热法合成得到，钙黄绿素和氢氧化钠的物质的量之比为1:12.5‑50，乙醇溶剂的加入量使得钙黄绿素的质量浓度等于0.02mol/L，合成温度170‑190℃，合成2‑12h。所述双发射荧光碳点在波长250‑400nm激发范围内，可发射出两处明显的荧光发射峰，分别位于可见光区的蓝色波段和绿色波段。该制备方法简单易操作，原料廉价环保，所得碳点的双发射荧光峰强度可通过改变NaOH量或合成时间而达到可控调整目的，所述的双发射荧光碳点结合荧光染料RhB可用于检测细胞内pH值。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，具体涉及双发射荧光碳点及其应用技术。

背景技术

2006年，孙亚平等人发现碳类似物在简单的表面钝化后显现出与表面氧化的硅纳米晶体类似的光谱特征，并正式将其命名为纳米级碳颗粒(“碳点”)。其后报道的大量文献将碳点定义为近球形、低维度、尺寸小于10nm的光致发光或电致发光的碳纳米粒子碳点。当前已报道的多数碳点在单一波长激发下仅显示一处荧光发射，即单发射荧光碳点，所以据此建立的可视化传感分析方法也只有荧光强弱的变化。然而，人眼对颜色变化的敏感性远大于对亮度变化的敏感性。那么单一波长激发有两处及以上荧光发射的碳点就不失为裸眼直接识别探针的理想选择。

单一波长激发下可见光区有两处荧光发射的双发射碳点可以用作有色调改变的荧光传感器，能够有效克服来自与待测物无关的因素的干扰，从而提高测定方法的准确度和灵敏度。之前文献中的双发射传感器通常需要两种或更多种发光物质结合实现双信号输出(参见中国专利文献：CN108913132A、CN109490269A、CN109294564A、CN109679646A、CN109870438A、CN108489951A、CN106675558B、CN108085711B、CN105911031A)，两种发射体的合成与联结，会大大延长实验周期，并复杂化实验步骤。而目前，已有少数双发射碳点的合成被报道(CN109777405A、CN109777412A、CN108529592A、CN107573930A)，其中一些研究小组热解了相对特殊的有机前体，例如茶叶(CN109777405A)、菠菜(CN109777412A)，复杂的预处理和长制备时间限制了它们的广泛应用和长足发展。针对以上问题，本组已报道的双发射碳点(CN108529592A、CN107573930A)合成周期短，实验步骤简便，但是其发射波长未达到可控调谐的目的，且两发射峰相距较近，可视化效果受限，这也极大地影响了双发射碳点的可控合成和广泛应用。

pH的测定是生化研究的重要组成部分。细胞内pH的变化与许多生理和病理过程密切相关，如酶活性，细胞代谢，增殖，凋亡，肿瘤生长。生物细胞中的异常pH值会导致疾病的发生，例如癌症、糖尿病酮症酸中毒和Liddell综合征。目前，与弱酸弱碱分布法、核磁共振法和pH敏感微电极等其他测定方法相比，荧光分析法是一种监测细胞pH值的有效方法。由于荧光碳点生物兼容性好、尺寸小、光稳定性好等诸多优点，基于荧光碳点的可视化传感分析方法具有极大的发展前景。

发明内容

为拓展双发射荧光碳点的合成并解决发射不可调谐的问题，本发明提供一种可调谐的双发射荧光碳点(Dual-emission carbon dots,D-CDs)及制备方法，该方法制备的碳点在波长250-400nm激发范围内，可发射出两处明显的荧光发射峰，分别位于可见光区的蓝色波段和绿色波段，并且该碳点可线性传感pH。通过将罗丹明B(RhB)与D-CDs简单混合，在可见光区中引入第三处橙色荧光发射，由此成功构建了多色探针。另外，pH敏感的多色探针显示出优异的生物相容性，并最终通过多色荧光成像应用于监测活细胞中的pH值。