[发明专利]具有抗菌效能的碳点、其制备方法、组合物及其应用

说明书

本发明公开了一种具有抗菌效能的碳点、其制备方法、组合物及其应用，该碳点通过D‑Glu和邻苯二胺合成得到，该碳点具有抗菌效能、光热效应和光致发光特性。本发明的具有抗菌效能的碳点，其表面含有D‑Glu的主要官能团，可抑制细菌生长；并且，该碳点还具有优秀的光热效应，升温效果明显，可以在短时间内快速升温，严重破坏细菌的细胞壁结构，进而杀死细菌；通过将双重抑菌方式结合于一体，获得了高效的抑菌性能；此外，碳点DG‑CDs对细菌具有超强的亲和能力保证了近红外激光照射后光热效应的空间精度，即确保了光照升温直接作用于细菌本身，进一步增强了DG‑CDs的杀菌效率。

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，特别涉及一种具有抗菌效能的碳点、其制备方法、组合物及其应用。

背景技术

病原微生物的多样性及其快速突变的特点为人类的抗菌治疗带来了巨大的挑战。随着抗生素的广泛使用，很多具有抗药性的病原微生物被筛选了出来。经过不断进化，有些细菌甚至对不止一种的药物产生耐药性，尤其是超级细菌的出现，引其极大的社会恐慌，尽管科学家们仍在开发新的抗生素，但其发展速度远远赶不上病原微生物的突变速度，因此，人类迫切需要开发出不易产生耐药性的新型抗菌药物或抗菌方法。

光热技术是基于光化学反应而发展起来的一项新技术。该技术通过外部光源(通常是近红外光)的照射，将光能转化成热能，杀死细胞。光热疗法的核心是光热材料的选择和研发。光热材料主要包括贵金属材料、有机分子材料、半导体材料和碳纳米材料等，它们都可以将吸收的光能转化成热能从而使自身温度升高。碳点因为其优异的物理和化学性质，例如良好的水溶性、优异的生物相容性、极低的细胞毒性和易于表面功能化等，被认为是一种综合性能出色的光热材料。此外，碳点的光致发光特性使其在发挥作用的同时进行高分辨荧光成像，从而实现实时监控治疗过程。肽聚糖是细菌细胞壁的重要组成部分，可以为其生长提供坚固的保护结构，使其免受外部环境和内部高渗透压的影响。肽聚糖的合成是由一系列酰胺连接酶(MurC、MurD、MurE和MurF等)催化完成的，其中MurD对D-Glu具有很强的亲和能力，而且人等哺乳动物不能代谢D-Glu。

基于碳点和D-Glu表现出来的特性，有望研发出新型的抗菌产品，但现在未见公开相关方案。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种具有抗菌效能的碳点、其制备方法、组合物及其应用。本发明提供了一种具有细菌特异性结合特性和光热协同作用的碳点，该碳点表现出非常高效的光热能力，在短时间内就能升温到50℃以上，足以破坏细菌的生理功能；且该碳点本身就可以有效地抑制细菌的生长，再辅以激光照射之后，结合其高效的光热能力，可以高效地杀死细菌，并避免抗药性的产生；另外，该碳点DG-CDs具有很好的光学特性，即使在紫外下仍能产生明亮的红色荧光，故可作为荧光探针进行应用，用来标记细菌，从而在体内或体外对细菌进行成像。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种具有抗菌效能的碳点，其通过D-Glu和邻苯二胺合成得到，该碳点具有抗菌效能和光热效应。

优选的是，该碳点还具有光致发光特性。

优选的是，该碳点的制备方法包括以下步骤：

1)称取D-Glu和邻苯二胺并溶于HCl水溶液中，待混合物变澄清透明后，将其转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中加热；

2)反应完成后，将产物自然冷却至室温，再将产物离心，以除去反应中产生的副产物；

3)将产物置于透析袋中在去离子水中透析；

4)透析完成后，将透析袋中剩余的液体冷冻，然后进行冷冻干燥得到产物，即为该碳点。

优选的是，该碳点的制备方法包括以下步骤：