[发明专利]绿色荧光碳点GB-CDs制备方法及在检测线粒体中Fe3+

说明书

本发明公开了绿色荧光碳点GB‑CDs制备方法及在检测线粒体中Fe³⁺和ATP的应用，以绿豆(Green bean，GB)为原材料，通过一步水热法获得荧光碳点GB‑CDs。GB‑CDs可以用来检测溶液中的Fe³⁺，而GB‑CDs+Fe³⁺用于检测胎牛血清中的ATP。此外，GB‑CDs可以进入细胞，靶向线粒体进行成像，具有良好生物相容性和优异的光稳定性。因此，GB‑CDs和GB‑CDs+Fe³⁺可以分别用于追踪癌细胞线粒体中的Fe³⁺和ATP。本发明为原位实时检测线粒体中的Fe³⁺和ATP提供了强有力的工具。

技术领域

本发明涉及纳米材料与生物技术，特别涉及绿色荧光碳点GB-CDs制备方法及在检测线粒体中Fe³⁺和ATP的应用。

背景技术

碳点(CDs)作为一种非晶或纳米晶结构的准球形碳基荧光纳米材料，在生物成像、传感器、催化、生物医学、荧光墨水和光电子学等领域有着巨大的应用潜力(AnalyticaChimica Acta 2022，339672)。CDs具有很多的优点，包括易于合成和功能化，具有化学惰性和低毒性等(Journal ofColloid and Interface Science 2020，579，96-108)。基于CDs的细胞Fe³⁺(Nanoscale research letters 2019，14，1-13)和ATP(Analytical Chemistry2020，92，7940-7946)的生物传感器也得到了很好的发展。然而，用于检测亚细胞器中的Fe³⁺或ATP探针的CDs很少见。据我们所知，目前只有一种检测溶酶体ATP的CDs：Xin等人通过微波介导的方法制备了一种新型CDs，用于溶酶体中的ATP检测(Analytical Chemistry2020，92，7940-7946)。利用CDs检测线粒体中的Fe³⁺和ATP仍未见报道。

铁是生物体中不可缺少的微量元素，在许多生化过程中起着至关重要的作用(Nature 2005，437，769-772)。线粒体是唯一可以合成血红素的部位(Proceedings of theNational Academy of Sciences 2009，106，16381-16386)，而Fe³⁺是线粒体中含量最丰富的金属离子之一(Chemical reviews 2009，109，4708-4721)。线粒体Fe³⁺的失调可导致与线粒体相关的疾病，如弗里德赖希共济失调和铁硫簇缺乏症(Journal of BiologicalChemistry 2006，281，22493-22502)。因此，了解Fe³⁺稳态维持线粒体功能的生理过程是很有必要的，这需要可靠的技术来检测线粒体Fe³⁺。然而，用于检测线粒体Fe³⁺的生物探针也很罕见。目前有一种用于测量活细胞中线粒体Fe³⁺水平的荧光探针(RNP1)，它是通过将烷基三苯基鏻与连接到有萘发色团罗丹明主骨架上得到的(Dalton Transactions 2013，42，10093-10096)。然而，罗丹明和萘对细胞和人体都有剧毒(Water Research 2021，197，117109)，并且RNP1的制备过程复杂。