[发明专利]一种细胞衍生荧光碳纳米片及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种细胞衍生荧光碳纳米片及其制备方法和应用，该细胞衍生荧光碳纳米片通过肿瘤细胞与去离子水通过水热反应形成。本发明合成的细胞衍生荧光碳纳米片具有高荧光和量子产率，形貌较均一，荧光稳定性好，并且具有良好的生物相容性以及光热性能；同时本发明的制备方法简单方便，原料来源广，成本低，适用于工业化生产应用。通过增大激发波长，本发明制备的细胞衍生荧光碳纳米片发生明显的红移现象，展现出良好的激发波长依赖的荧光光谱性质等优点。基于各种优良特性可以用于制备成荧光探针作为荧光标记物应用于细胞成像，其良好的光热转化效率可用于机体或细胞的光热治疗。

技术领域

本发明属于化学纳米材料领域，具体涉及一种细胞衍生荧光碳纳米片及其制备方法和在细胞成像及肿瘤治疗中的应用。

背景技术

近年来，非金属碳基纳米材料如石墨烯、碳纳米管、石墨烯量子点、碳点等由于具有毒性低、水溶性好、化学活性低和荧光性质稳定等优势而在癌症诊断和治疗领域展现出了广阔的应用前景。其中二维结构的碳纳米材料如石墨烯是一种由单层碳原子以sp²杂化轨道组成的六角型蜂巢状平面薄膜，其价带和导带相交于费米能级处，是能隙为零的半导体。然而，微米级以上尺寸石墨烯的载流子作为无质量的狄拉克粒子无法通过简单的静电势调节进行限制，不具有发光性。而当石墨烯的二维侧向尺寸缩小至100nm以内后便具有量子约束电子状态，称之为石墨烯量子点(graphene quantum dots,GQDs)。GQDs的荧光性质是其最重要的性质之一。其次，由于具有良好的水溶性、较低的细胞毒性、较大的比表面积，且可以通过π-π堆积作用、疏水-疏水作用、氢键作用以及范德华作用力与多种化合物结合，二维的碳纳米材料可有效负载和输送药物分子的载体。另外，由于具有宽吸收，这些二维的碳纳米材料还可用于肿瘤的光热治疗。目前，二维荧光碳纳米材料的制备方法大体上可归为两类：自上而下法和自下而上法。自上而下法是将石墨烯、碳纳米管或富勒烯等碳材料通过化学或物理方法切割成具有有荧光性质的石墨烯量子点。主要包括强酸氧化法、水热/溶剂热法、电化学氧化法和超声/微波辅助氧化法等。自下而上的方法是指以有机小分子化合物为原料，通过缩聚或碳化等化学反应合成出二维荧光碳纳米材料，具体包括聚苯前驱体环化脱氢法和有机小分子的碳化法。但这些方法制备的二维荧光碳纳米材料在进行生物应用时都会引入外源性的碳纳米材料，其毒性以及对生物体长期的影响仍然影响着这些二维荧光碳纳米材料的进一步应用。因此，需要发展更多的方法来制备内源非毒性的二维碳纳米材料。

发明内容

发明目的：针对现有技术存在的问题，本发明以内源性的细胞为原料制备了一种细胞衍生荧光碳纳米片，该细胞衍生荧光碳纳米片具有高的荧光量子产率，良好的荧光稳定性，无毒性，制备成本低，方法简易，并且此二维碳纳米材料可以用于肿瘤光热治疗。

本发明还提供一种细胞衍生荧光碳纳米片的制备方法和应用。

技术方案：为了实现上述目的，本发明所述的一种细胞衍生荧光碳纳米片，由肿瘤细胞与去离子水水热反应，使得肿瘤细胞的细胞膜的磷脂双分子层经过高温碳化而形成。。

其中，所述肿瘤细胞包括Hela、MCF-7、4T1、HepG2等癌细胞。

其中，肿瘤细胞为在DMEM培养基中生长至对数阶段的肿瘤细胞。

本发明所述细胞衍生荧光碳纳米片为二维结构的纳米片状物，直径100-120nm；厚度在3-5nm；且掺杂N、P元素。

其中，所述细胞衍生荧光碳纳米片具有荧光性能，在450nm-500nm波长附近具有强的荧光发射峰。

本发明所述的荧光碳纳米片的制备方法，包括如下步骤：

(1)将培养的肿瘤细胞溶于去离子水中，经过水热反应，然后停止加热，冷却，取出反应溶液，抽滤得到细胞衍生荧光碳纳米片水溶液；

(2)将步骤(1)中细胞衍生荧光碳纳米片水溶液冷冻干燥获得的固体粉末为细胞衍生荧光碳纳米片。