[发明专利]一种自靶向细胞核的荧光碳点及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种自靶向细胞核的荧光碳点及其制备方法和应用，所述的碳点是以氯化铜和色氨酸为原料，通过一步水热合成法制备得到；该碳点是零维碳纳米材料，其直径约3.3‑7.6nm，可以发出明亮的蓝色荧光。本发明制备方法简便，制得的碳点水溶性好，荧光性质稳定。特别是该方法制备的碳点无需额外的修饰，在细胞成像中能够靶向细胞核，且对细胞内pH具有很灵敏的响应。所述的应用是以其作为荧光探针能够快速免标记地进入细胞及细胞核，实现实时监测酸性活细胞内pH的波动。

技术领域

本发明涉及荧光碳点制备和应用，具体地说是一种自靶向细胞核的荧光碳点及其制备方法和应用。

背景技术

细胞核是真核细胞保持基因完整性和调节细胞功能的主要细胞器，内部含有大量的遗传物质，即DNA。细胞核通常是治疗疾病在跨越一系列生物屏障后的最终靶点，它通过调节基因表达，并与细胞质交换蛋白质去控制细胞过程。人类细胞核基因组有3.2×10⁹个碱基对，其中2％的碱基对约为30000个基因。如果30000个基因发生突变,则可能发生各种与基因相关的疾病。目前，人们已经发现细胞核的变化与肿瘤细胞的癌变状态有密切关系。因此，细胞核靶向荧光成像对于疾病诊断、细胞核跟踪和细胞状态检测等具有重要的作用。

pH是细胞内最重要的参数之一，维持pH稳态是所有生物体进行正常生命活动的基础。细胞内pH的异常微小变化就可打破生理环境的酸碱平衡，从而会导致细胞正常活动的紊乱。伴随着心肺和神经系统疾病发生，如矽肺病、癌症和阿尔茨海默氏病。测量细胞内pH变化对于更好地理解细胞功能具有重要意义，并且可以为早期疾病诊断提供关键性辅助作用。因此，开发一种简单的方法准确、灵敏的监测生物环境中的pH是非常必要的。

荧光分析法由于高灵敏度，无创性，快速响应，易于操作和实时监测等优点得到广泛应用。碳点(CDs)作为一种新型的材料，具有尺寸小、光致发光性能好、生物相容性好、光学稳定性好以及合成简单等优点，作为荧光探针已经在生化传感、生物成像、环境分析等领域得到了良好的应用。但是，利用简便的制备方法可控制备具有自靶向细胞器的荧光碳点，并将其应用于pH的检测仍然具有挑战性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种结构性质优异的荧光碳点及其制备方法，所制备的碳点具有自主细胞核靶向的功能，能作为细胞核靶向成像荧光探针，并应用于实时监测酸性活细胞内pH变化和细胞生物成像。

本发明提供的一种自靶向细胞核碳点的制备方法，包括以下步骤：

1)、将氯化铜和色氨酸置于玻璃烧杯中，加入去离子水，充分搅拌后超声溶解10-15分钟，氯化铜和色氨酸的质量比为：0.05-0.18∶0.01-0.15；

2)、将上述溶液转移至水热反应釜中，并置于烘箱内，180℃反应3-5小时；

3)、待反应停止后静置水热反应釜，冷却至室温，过滤去除不溶物得到深黄色溶液，用0.22μm滤膜过滤后得到纯净的碳点溶液；

4)、将上述碳点溶液冷冻干燥后得到目标产物。

所述的氯化铜和色氨酸的优选质量比为：0.15-0.18:0.08-0.12。

上述方法制备的碳点荧光性质稳定，在紫外灯照射下发出明亮的蓝色荧光，具有良好的水溶性和分散性。所述碳点制备方法简便，利用一步水热合成法即可制得，并且无需繁琐的样品预处理和纯化过程。此外，所述碳点无需额外修饰，具有自主细胞核靶向成像功能，并将其应用于酸性活细胞pH的检测。