[发明专利]碳量子点及其用途

说明书

一种碳量子点，其特征为具有石墨核心且表面包含源自式(I)化合物、卤素等组分且带有正电荷，及其应用于抗菌的用途。提供制备碳量子点及其组合物的方法。

技术领域

本发明是关于一种碳量子点(Carbon quantum dot，简称CQD)领域，特别是关于一种新颖碳量子点，其组成份特征为具有石墨的核心以及表面包含源自式(I)化合物及含卤素组成份，为表面带有正电荷的碳量子点，及其应用于抗菌的用途。本发明还有关于制备碳量子点及其组合物的方法。

背景技术

具有抗微生物性质的纳米材料可以抑制微生物生长，并透过与传统抗生素药物不同的机制来破坏微生物。目前已知的抗菌纳米材料大多来自金属或是金属氧化物。例如，银纳米粒子，目前了解的抗菌机制是经由释放Ag⁺所展现的抗菌性，以破坏细胞膜、干涉电子传递链以及造成DNA受损；而铜纳米粒子则会造成蛋白质失活，并通过释放游离的Cu²⁺以产生活性含氧物(ROS)来破坏细胞中的胺基酸和DNA合成；而二氧化钛纳米粒子也可以产生ROS，并且对细胞膜和细胞壁造成损害。另外，氧化锌纳米粒子则可以借由与细胞膜上的脂质和蛋白质交互作用而破坏其生理功能。上述抗菌金属和金属氧化物纳米粒子已被用于广效的杀菌剂，其多重抗菌机制使细菌发展出抗药性的可能性大幅降低。然而，许多抗菌金属与金属氧化物纳米粒子对多数人类的细胞而言毒性更强，因而限制了它们的用途。面对当前抗药性细菌盛行，传统抗生素已经逐渐失效的情况，而抗菌金属与金属氧化物又有其运用上的限制，因此，需要更有效、更安全且可用于治疗感染的新型抗菌材料。

碳量子点是一种新型的荧光纳米材料，这类材料具有高量子产率(quantumyield，QY)、光稳定性、可调激发性与放射性、低毒性及高生物兼容性等特点，是备受关注的新兴材料。虽然碳量子点的核心组成分大都是碳元素，但许多文献的结果显示，只要制备碳量子点的前体原料不同，加工方法不同或是加工条件不同，都会造成最终产出量子点的结构与特性的不同(Nanoscale Horiz.2019,4,117-137)。例如Y.-J.Li等人曾以同为多胺类的亚精胺以及精胺分别以相同的加工方法修饰由柠檬酸铵衍生的碳量子点，但最终产出的碳量子点衍生物的抗菌能力就有很大的落差(Adv Healthc Mater.2016,19,2545-2554)。由此显示，即使是结构类似的化合物前体也无法完全预知最后产出的碳量子点的结构与特性。又如H.-J.Jian等人的研究显示，以亚精胺或是其他多胺为前体，但使用不同加工条件所制作出的碳量子点，其结构、特性与功能都不相同(ACS Nano,2017,11,6703-6716)。