[发明专利]一种基于金属有机框架的荧光碳量子点及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于金属有机框架的荧光碳量子点(MOF‑CDs)及其制备方法。所述MOF‑CDs一方面具有金属有机框架(MOFs)的孔径结构及纳米尺寸，可以实现药物的装载和对特定疾病部位的靶向；另一方面，碳点(CDs)出色的荧光性质可以用来监测MOF‑CDs的体内分布情况。所述MOF‑CDs制备方法包括如下步骤：首先，利用金属离子和有机配体合成MOFs，再通过高温碳化的方法一步合成MOF‑CDs。本发明所述制备方法耗能少、操作简单，所制作的MOF‑CDs具有优异的荧光性质。本发明所述方法赋予了MOFs荧光性质，解决当前MOFs材料应用难以监测的技术难题，为MOFs材料的应用提供了更多可能性。

技术领域

本发明属于碳量子点及其制备，具体涉及一种基于金属有机框架的荧光碳量子点(MOF-CDs)及其制备方法。

背景技术

金属有机框架(MOFs)是由金属结点和有机配体连接而成的具有多孔结构的新型纳米材料，其具有结构多变灵活、孔径大小易调节、表面修饰简单、合成过程便捷可控等优点，被广泛应用于气体分离和储存、能量储存与转换、离子交换、催化、传感、药物递送等领域。MOFs材料的一个特征性优势就是其具有独特的孔径结构和较大的比表面积，这使得其可以作为绝佳的药物载体来负载不同的药物。和传统的药物载体相比，MOFs具有更大的优势。首先，孔径结构和较大的比表面积使其具有负载更多药物的潜能；其次，结构、尺寸、形状的多样性可以提供更多的选择，可以根据药物性质不同、疾病特征不同来选择不同的MOFs，而且，通过对MOFs进行表面修饰可以增强其和药物的结合能力及对特定疾病的靶向能力；此外，不同的金属元素还赋予了不同MOFs一些独特的性质，例如，基于铁和铜的MOFs能够发生(类)芬顿反应，可以催化H₂O₂反应生成具有强氧化能力的OH·，而基于锌的MOFs具有较高的生物相容性和生物可降解性，可在酸性条件下降解。利用以上提到的MOFs的各种优越性质，研究者们开发出了多种基于MOFs的载药系统，在药物递送领域显示出巨大的应用潜能。但是，MOFs的应用还存在着一些问题，当前应用的MOFs材料难以被检测到，因此，其体内分布和代谢过程不易掌控。

碳点(CDs)是近年来备受关注的一组新型材料，其粒径小于10nm，主要包括：石墨烯量子点、碳量子点、碳纳米点以及聚合物点。碳点具有合成简单、原料易得、化学性质稳定、体内循环时间长、水溶性好、容易修饰等优点，更重要的是，碳点具有优越的荧光性质，这使得其被广泛应用在化学传感、生物传感、发光二极管、光催化、荧光成像等各个领域。和传统的半导体量子点及荧光染料相比，碳点具有更稳定的荧光性质，对光漂白有很强的耐性，并且具有更好的生物相容性及安全性。因此，碳点在生物成像方面具有更大的应用潜能。

将MOFs和CDs结合是解决MOFs材料难监测性的可行方法。当前应用的结合MOFs和CDs的方法主要是将CDs装载在MOFs的孔径结构中，进而通过CDs的荧光性质实现对MOFs的监控。但是这种方法有其局限性，首先，这种方法需要先分别合成MOFs和CDs，再将CDs装载到MOFs中，操作过于繁杂；其次，将MOFs作为药物载体来递送各种治疗药物是其应用的一个主要方面，而装载CDs则可能会影响药物的装载效率，限制了MOFs的应用；最后，MOFs在特定疾病部位(如肿瘤酸性条件下)崩解释药，则其内部装载的CDs也会被释放出来，因此，CDs和MOFs在体内的空间分布并不是完全一致的，CDs的荧光不能真实的反映MOFs的体内分布情况。因此，设计出合成简单、载药量高、监测准确的基于MOFs的荧光CDs的制备方法迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于金属有机框架的荧光碳量子点(MOF-CDs)及其制备方法。

所述MOF-CDs同时具有金属有机框架(MOFs)材料和碳点(CDs)的双重优势。作为MOFs，MOF-CDs能够实现较大量的药物负载，并能通过被动靶向特异性地分布到肿瘤等特定疾病部位；作为CDs，在适当激发光的照射下，MOF-CDs能够发射出强烈的荧光，能够监测其在疾病部位的富集和体内分布情况。