一種基于碳納米點的復(fù)合納米點及其制備工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)用于熒光生物成像技術(shù)的復(fù)合碳納米點及其制備、純化工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]熒光成像是近十年來新興的活體與離體生物光學(xué)成像技術(shù)，因其具備操作簡便，對生物損傷小，成像結(jié)果直觀、測量快速、靈敏度高及測量成本低等諸多優(yōu)點而成為離體生物樣本、活體小動物成像的一種理想方法。利用這種成像技術(shù)，可以直接實時觀察被標(biāo)記的基因或細(xì)胞在活體動物體內(nèi)的分布和參與的生物、病理過程及反應(yīng)，因而廣泛運(yùn)用于研究各種疾病的發(fā)生發(fā)展過程、藥物的作用機(jī)制、體內(nèi)代謝和新藥的篩選。熒光探針是熒光成像技術(shù)中的核心組成部分，它直接決定了成像的部位、成像時間以及圖像重建后的清晰度，因此熒光成像技術(shù)主要取決于熒光探針的不斷發(fā)展與功能化。目前最常見的熒光探針是有機(jī)熒光染料和量子點，不過有機(jī)熒光染料存在抗光漂白的能力差，半衰期短等缺點，而量子點雖然在這兩方面有本質(zhì)的改善，但其生物相容性差，細(xì)胞毒性大從而限制了其進(jìn)一步的廣泛運(yùn)用。
[0003]碳納米點以其化學(xué)惰性、光閃爍缺乏、光漂白率低、毒性低、生物相容性好等優(yōu)點日益受到關(guān)注。碳納米點可以應(yīng)用于多個領(lǐng)域，諸如生物成像、光催化、檢測、激光、LED、能量儲存與轉(zhuǎn)變裝置等。近期在碳納米點合成方法領(lǐng)域的進(jìn)展使其可以經(jīng)由完善的碳結(jié)構(gòu)(比如graphene、多壁碳納米管)通過從上到下法(top?down)制得，或者是經(jīng)由含碳的化學(xué)物質(zhì)(比如梓檬酸錢和乙二胺四乙酸)通過從下到上法(down?top)制得。值得注意的是，這些方法制得的碳納米點都需要表面氧化或鈍化才能夠發(fā)光和具備水溶性。另外，一步法制備得到表面鈍化的碳納米點(如微波反應(yīng)法)也有報道，它具有啟動敏捷、加熱易控制、加熱過程均勻等優(yōu)點。
[0004]近年來，近紅外熒光探針因其性噪比大、背景干擾強(qiáng)、生物穿透性強(qiáng)(可對較深的組織進(jìn)行成像)而成為研究的熱點，本發(fā)明采用的亞甲基藍(lán)(Methylene Blue)是被美國食品藥品監(jiān)管局(FDA)認(rèn)證的熒光成像染料，其發(fā)射波長700納米左右，屬于近紅外區(qū)域，但由于這種染料體內(nèi)穩(wěn)定性較差，代謝周期短等不足，需要構(gòu)建負(fù)載染料分子的載體以提高其在生物環(huán)境內(nèi)的穩(wěn)定性。將碳納米點與焚光染料相結(jié)合構(gòu)建復(fù)合焚光碳納米點有利于最終實現(xiàn)這一復(fù)合生物材料在生物成像與臨床成像等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的第一個目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，而提供一種基于碳納米點的復(fù)合納米點，該復(fù)合納米熒光造影材料具有良好的生物相容性和安全性，熒光成像靈敏度高，有望在生物醫(yī)學(xué)影像、靶向診斷與治療、藥物篩選與優(yōu)化、體內(nèi)標(biāo)記與示蹤等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，并在個性化醫(yī)療等方面具有潛在價值。
[0006]本發(fā)明的第二個目的在于提供一種操作安全、快速簡便、成本低廉的一步法微波輻射制備水溶性復(fù)合碳納米點及對其高效分離純化的方法，使所得的碳納米點可用于負(fù)載亞甲基藍(lán)染料分子以實現(xiàn)高靈敏度的熒光成像。所提供的上述復(fù)合碳納米點制備與純化的工藝操作安全、快速簡便、成本低廉，易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
[0007]為實現(xiàn)本發(fā)明的第一個目的，本發(fā)明公開了一種以碳納米點為主體組分，以熒光染料分子為負(fù)載組分的納米復(fù)合物。制備碳納米點所用的碳源可以為枸杞浸出液、豆?jié){或食用牛奶中的任一種，負(fù)載組分為亞甲基藍(lán)，粒子直徑范圍為100?500納米，電位范圍為-30?10毫伏，亞甲基藍(lán)在復(fù)合納米點中的濃度為1?10微克/毫升。
[0008]為實現(xiàn)發(fā)明的第二個目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:一種所述的基于碳納米點的復(fù)合納米點的制備工藝，其特征在于包括以下步驟:
a.取所述碳源和0.5毫克/毫升亞甲基藍(lán)溶液，按體積比0.1:1?10:1混合，混合液用超純水稀釋1?10倍，制得前體溶液；
b.將上述前體溶液放置微波反應(yīng)儀中，儀器參數(shù)設(shè)置為:溫度100?180°C、時間30?300分鐘；
c.反應(yīng)體系靜置30分鐘以上，離心分離出上清液，即得復(fù)合碳納米點粗產(chǎn)物；
d.對復(fù)合納米點的粗產(chǎn)物進(jìn)行純化。
[0009]可采用超濾或透析的方法對上述復(fù)合碳納米點粗產(chǎn)物進(jìn)行純化，獲得可用于熒光成像的基于碳納米點的復(fù)合納米點。
[0010]本發(fā)明采用的微波輻射制備水溶性碳納米點的方法，完全在水相中進(jìn)行，操作安全，快速簡便，毒性小，原料安全易得。經(jīng)過透析與超濾純化后所得的水溶性碳納米點有很好的單分散性，熒光性質(zhì)和量子產(chǎn)率高，穩(wěn)定性好，具有良好的水溶性，可以作為熒光標(biāo)記物廣泛用于生物檢測和分析，對發(fā)展醫(yī)用熒光造影材料、拓展熒光造影劑的制備工藝、為熒光成像在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的廣泛適用性具有重要意義。
[0011]下面結(jié)合說明書附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進(jìn)一步介紹。
【附圖說明】
[0012]圖1為復(fù)合碳納米點的制備工藝流程框圖；
圖2a為實施例1復(fù)合碳納米點的粒度分布圖；
圖2b為實施例1復(fù)合碳納米點的電位表征圖；
圖3a為實施例2復(fù)合碳納米點的粒度分布圖；
圖3b為實施例2復(fù)合碳納米點的電位表征圖；
圖4a為實施例3復(fù)合碳納米點的粒度分布圖；
圖4b為實施例3復(fù)合碳納米點的電位表征圖；
圖5a為實施例1復(fù)合碳納米點的激發(fā)波長340?440的熒光譜圖；
圖5b為實施例1復(fù)合碳納米點的激發(fā)波長650的熒光譜圖；
圖6a為實施例2復(fù)合碳納米點的激發(fā)波長340?440的熒光譜圖；
圖6b為實施例2復(fù)合碳納米點的激發(fā)波長650的熒光譜圖；
圖7a為實施例3復(fù)合碳納米點的激發(fā)波長340?440的熒光譜圖；
圖7b為實施例3復(fù)合碳納米點的激發(fā)波長650的熒光譜圖；
圖8為單純碳納米點與復(fù)合碳納米點體外熒光成像效果對比圖；
圖9為小鼠尾靜脈注射