[发明专利]一种共价交联碳纳米点自组装材料的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种共价交联碳纳米点自组装材料的制备方法，步骤为：将叠氮修饰的碳纳米点和炔基修饰的碳纳米点溶于双蒸水中，加入还原剂溶液和铜源溶液，静置反应后离心保留沉淀，再用双蒸水和无水乙醇洗涤并干燥，得棕色粉末即为共价交联碳纳米点自组装材料。本发明采用生物正交“点击”反应，构建共价交联的CND自组装材料，用共价键代替非共价键，将游离的CND颗粒共价交联形成有序的组装材料，从而稳定颗粒间的电荷密度分布和电子跃迁过程，维持增强的近红外光吸收能力和光热转换性能，制备出的自组装材料粒径为5‑15nm，在808nm光照条件下，其光热转换效率达到46％‑53％，对耐万古霉素肠球菌的光热和光动力灭菌治疗效果明显。

技术领域

本发明涉及纳米技术领域，尤其涉及一种共价交联碳纳米点自组装材料的制备方法及应用。

背景技术

碳纳米点(Carbon nanodots,CND)，又叫碳量子点(Carbon quantum dots,CQD)，作为一种新型的碳基零维纳米材料，具有体积小、成本低、水溶性好、毒性小、可生物降解和免疫原性低等优点，已广泛用于生物材料的荧光标识和诊断检测。虽然CND良好的生物相容性为耐药菌的诊疗提供了有效的生物安全保障，但是CND在近红外区的光吸收能力较弱，光热转换性能不佳，限制了其在光声成像和光热治疗领域的应用。为此，研究人员借助自组装技术设计合成了CND自组装材料，有效改善了近红外区的光吸收能力，提高光热转换效率，并成功用于肿瘤组织的光声成像和光热治疗，实现了肿瘤的诊疗一体化应用。虽然CND自组装材料在光热治疗领域显示出独特的优势，已成为诊疗一体化应用领域的前沿热点材料。但是，该材料仍面临稳定性差的问题，限制了诊疗一体化的临床应用。如何优化CND自组装材料的稳定性，改善耐药菌光热治疗效果，是耐药菌治疗领域亟待解决的核心科学问题。

区别于分散的CND颗粒，CND自组装材料具有显著增强的近红外光吸收能力和光热转换性能。产生这种差异的主要原因在于非共价键(氢键和静电引力)介导的颗粒组装效应。组装前的CND颗粒电荷密度分布处于空间分离状态，无法完成从高能量分子轨道(HOMO)到低能量分子轨道(LOMO)电子跃迁过程，表现出较低的近红外光吸收能力和光热转换性能。然而，借助非共价键作用形成组装材料后，CND颗粒紧密聚集促使电荷密度分布产生部分重合，从HOMO到LOMO的电子跃迁得以顺利进行，从而表现出近红外光区(700nm)光吸收能力和光热转换性能的显著增强。然而，非共价键介导的组装效应极易受到溶剂、浓度和环境因素的影响，在一定程度上限制了CND自组装材料的诊疗一体化应用。因此，有必要设计合成一种新型的碳纳米点自组装材料，以有效维持CND颗粒的组装效应，提高自组装材料的稳定性。

生物正交“点击”反应指的是能够在活体细胞或组织中进行的一类高效的共价偶联反应，它们不会干扰生物体自身的生化反应，具有选择性好、产率高、无有毒副产物、反应原料易得等优点。目前，这些反应已被广泛用于耐药菌的诊疗研究。例如，美国麻省总医院的Weissleder教授利用四嗪/反式环辛烯间的“点击”反应检测VRE耐药菌。美国劳伦斯伯克利国家实验室的Northen教授也借助生物正交“点击”反应进行土壤微生物的标记和分类。

发明内容

本发明针对现有碳纳米点自组装材料稳定性不足的问题，提供一种共价交联碳纳米点自组装材料的制备方法，其操作为：将叠氮修饰的碳纳米点和炔基修饰的碳纳米点溶于双蒸水中，加入还原剂溶液和铜源溶液，静置反应后离心保留沉淀，再用双蒸水和无水乙醇洗涤并干燥，得棕色粉末即为共价交联碳纳米点自组装材料。