[发明专利]三聚氰酸-碳点复合纳米磷光探针的制备方法和应用

说明书

本发明公开了三聚氰酸‑碳点复合纳米磷光探针的制备方法和应用。属于生物材料领域。其制备方法为：将四水合氯化锰溶液与四甲基氢氧化铵和过氧化氢的水溶液混合，搅拌反应，离心，洗涤沉淀，干燥，得二氧化锰纳米片；将超声后的二氧化锰纳米片溶液与室温磷光材料混悬液混合，加入缓冲溶液，孵育，即得三聚氰酸‑碳点复合纳米磷光探针。本发明的三聚氰酸‑碳点复合纳米磷光探针的制备方法，具有原料易得、工艺操作简单、反应条件温和、安全环保等优点；本发明的三聚氰酸‑碳点复合纳米磷光探针，在生物医疗检测过程中具有良好的选择性、低毒性、抗干扰性和稳定性，在生物医疗领域中作为生物传感器具有极大的推广应用价值。

技术领域

本发明属于生物材料技术领域，具体涉及三聚氰酸-碳点复合纳米磷光探针的制备方法和应用。

背景技术

余晖材料，尤其是室温磷光(room temperature phosphorescence,RTP)材料，由于具有独特的单重态-三重态过程，高的信噪比及大的斯托克斯位移，近年来在生物成像，光电设备，传感，及信息安全领域受到越来越多的关注。余晖材料主要包括延迟荧光(delayed fluorescence,DF)和磷光(phosphorescence,Phos.)材料。

荧光碳点(carbon dots,CDs)由于具有低毒性，优良的光稳定性，及简单的制备过程，在生物成像，传感，治疗诊断，生物催化等方面受到极大的关注。但大多数研究者都致力于探索碳点的荧光特性，然而探索碳点的磷光特性也是十分重要的，因为磷光碳点具有双发射及长波发射特性。具体而言，延迟荧光过程是进行可逆的体系间跨越(reverseintersystem crossing,RISC)从最低单重激发态到基态引发的辐射跃迁；而磷光发射是通过体系间跨越从激发三重态到单重态。能级结构(C＝O/C＝N/C-N)及单重态与三重态间小的能量间隙是作为产生室温磷光碳点两种必不可少的因素。然而，震动消耗和大气中的氧能够轻易消耗三重态激子，从而猝灭磷光。

目前，为了实现碳点材料有效的室温磷光发射，一种方式是通过掺杂卤素，稀土金属，芳香羰基结构和氘化的碳；另一种方式是将碳点通过氢键或者共价键固定在特定的基质中，例如层状双氢化物，二氧化硅，双缩脲/尿素及聚乙烯醇等。然而，这些材料对氧敏感，成本高，制备过程复杂，具有一定的细胞毒性，以及在晶型、固态、低温才能显示出室温磷光特性。且大多数以碳点为基础的室温磷光材料只在无水的环境下才发射出磷光，在水环境中，由于水分子中含有溶解氧会破坏分子间氢键，导致碳点溶液的磷光猝灭。从而使得在水环境中实现室温磷光是一个极大的挑战。

二氧化锰(Manganese dioxide，MnO₂)纳米片作为一种新的二维纳米材料，展现出许多优点包括很宽的紫外吸收(200～600nm)，特异性的表面区域(SSA)以及对污染物优良的降解能力。由于二氧化锰的吸收光谱与碳点的激发和发射光谱有较大的重叠，具有很大摩尔消光系数(ε_max＝9.6×10³M^-1cm^-1)的二氧化锰纳米片通常可以作为荧光和磷光猝灭剂用于生物医学领域。在基于福斯特共振能量转移(FRET)的传感系统中，MnO₂纳米片由于具有很强的吸收能力而作为一个能量受体，同时发光纳米材料作为能量供体。然而，现有的荧光传感平台拥有许多弊端，背景荧光和散射光会干扰检测。因此开辟一种更加灵敏和特异性的生物传感平台是未来发展的方向。

胆固醇及其酯类是人血液中最基本的组分并且与人类的健康密切相关。人血清中胆固醇浓度长期增加可以间接地导致许多严重的疾病，例如冠心病，高血压，动脉粥样硬化及脂代谢功能障碍。在人血清中，总胆固醇的正常浓度范围是1.3～2.6mg/mL。因此，一种快速，可信度高及有选择性的生物传感器用于胆固醇的分析对于临床诊断与治疗是非常重要的。