一種基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)及其生物應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米藥物技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及制備一種基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)，該碳量子點(diǎn)通過(guò)微波加熱阿司匹林和水合肼即可獲得，具有強(qiáng)熒光性質(zhì)，且保留了阿司匹林的藥物活性，因而可以應(yīng)用于細(xì)胞成像及抗炎治療方面。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來(lái)，納米技術(shù)用于基因/藥物的轉(zhuǎn)運(yùn)和治療，或用作診斷探針在醫(yī)學(xué)中得以應(yīng)用，這種納米技術(shù)與醫(yī)學(xué)的結(jié)合稱為納米醫(yī)學(xué)。而這一領(lǐng)域面臨的核心問(wèn)題是如何設(shè)計(jì)一種多功能的納米材料，既能夠用于疾病的診斷，又可用作疾病的治療。具有熒光性質(zhì)的碳量子點(diǎn)作為碳納米材料家族的新成員，在納米技術(shù)領(lǐng)域引起了學(xué)者的廣泛關(guān)注。這些表面鈍化的碳量子點(diǎn)尺寸通常小于10nm，由于具有穩(wěn)定的熒光性質(zhì)，寬激發(fā)譜和可調(diào)的發(fā)射峰位等優(yōu)勢(shì)被應(yīng)用于生物標(biāo)記。與傳統(tǒng)的有機(jī)染料和半導(dǎo)體量子點(diǎn)相比，碳量子點(diǎn)具有良好的生物相容性和低毒性，因此，在納米醫(yī)學(xué)中具有良好的應(yīng)用前景。
[0003]作為非留體抗炎藥主要代表，阿司匹林(乙酰水楊酸)已經(jīng)有上百年的歷史，其作用雖已得到認(rèn)可，但尚存在損傷胃腸道、水溶性差等問(wèn)題。盡管對(duì)于阿司匹林的改性從未停止，但真正能被實(shí)際應(yīng)用的卻很少。因此，找到一種既能提高阿司匹林的水溶性，又能減輕其對(duì)胃腸道的損傷是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵。
[0004]目前，碳量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)中主要用于生物成像或藥物/基因的轉(zhuǎn)運(yùn)，而將藥物直接做成碳量子點(diǎn)的研宄卻未見報(bào)道，對(duì)于藥物做成碳量子點(diǎn)后生物學(xué)活性是否保留更未見研宄。如能將阿司匹林制備成碳量子點(diǎn)，既能改善其水溶性，又能在示蹤、抗炎及防治心腦血管疾病方面具有應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于阿司匹林的多功能碳量子點(diǎn)及生物應(yīng)用。通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)藥物阿司匹林的改性，水溶性得到提高。本發(fā)明制備的碳量子點(diǎn)在高鹽濃度和生理PH條件下非常穩(wěn)定，保持了藍(lán)色熒光，并可進(jìn)入細(xì)胞核，對(duì)細(xì)胞進(jìn)行有效示蹤；同時(shí)還保留了阿司匹林原有的抗炎功效，在利用角叉菜膠構(gòu)建的急性炎癥模型中，可有效抑制炎細(xì)胞產(chǎn)生；此外，所制備的阿司匹林碳量子點(diǎn)毒性較小，在體內(nèi)應(yīng)用不會(huì)對(duì)肝功、腎功以及心、肝、脾、腎等臟器產(chǎn)生影響，可實(shí)現(xiàn)納米材料具有診治雙重功效的目標(biāo)。
[0006]本發(fā)明利用微波加熱方法，前期將阿司匹林在水合肼的輔助作用下溶于去離子水中，微波加熱后即可得到強(qiáng)熒光、具有藥物活性的碳量子點(diǎn)，其尺寸分布在2?6nm。經(jīng)過(guò)分離提純后，這種碳量子點(diǎn)可以應(yīng)用于細(xì)胞成像及抗炎治療方面。
[0007]本發(fā)明采用的原料都是商業(yè)上可以直接買到的物質(zhì)，不需要進(jìn)一步處理，按照一定比例直接混合即可，因此實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便，危險(xiǎn)性小，并且具有良好的實(shí)驗(yàn)重復(fù)性，可以批量生產(chǎn)，同時(shí)得到的碳量子點(diǎn)具有高熒光量子效率。
[0008]本發(fā)明所述的基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)的制備，包括如下步驟:(1)通過(guò)微波法制備基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)；(2)對(duì)所制備的碳量子點(diǎn)進(jìn)行分離提純。
[0009](I)基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)的制備:將1.0?2.5g阿司匹林加入到含有0.5?2mL、質(zhì)量濃度98%水合肼的水溶液中，整個(gè)體系的總體積控制在10?20mL ;而后將該溶液放入微波爐中，在80?100W下加熱6?10分鐘，從而得到具有藍(lán)色焚光的碳量子點(diǎn)；
[0010](2)碳量子點(diǎn)的分離提純:向步驟⑴所制備的碳量子點(diǎn)中加入50?10mL去離子水中，超聲分散產(chǎn)物，然后用分子量為1800?10000的滲析袋分離提純所制備的碳量子點(diǎn)，滲析3?7天后，將滲析袋內(nèi)產(chǎn)物用孔徑為0.22?0.45 μ m的水系濾頭過(guò)濾，所得產(chǎn)物經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后濃縮至10?20mL，最后凍干濃縮液，得到棕黃色的基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)粉末。
【附圖說(shuō)明】
[0011]圖1:利用微波法制備的基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)的透射電鏡照片(a)，粒徑尺寸分布圖(b)，高分辨透射電鏡照片(C)，以及粉末衍射譜圖(d)，說(shuō)明所制備的碳量子點(diǎn)尺寸分布較窄、單分散性好，具有明顯的晶格；
[0012]圖2:利用微波法制備的基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)的紫外吸收譜圖(a)，熒光激發(fā)譜(b中實(shí)線)和發(fā)射譜(b中虛線)，以及碳量子點(diǎn)在室光下(b中左插圖)和紫外光下(b中右插圖)的照片，說(shuō)明所制備的碳量子點(diǎn)具有很強(qiáng)的藍(lán)色熒光；
[0013]圖3:利用微波法制備的基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)的紅外譜圖，說(shuō)明所制備的碳量子點(diǎn)保留了阿司匹林中的乙?；鶊F(tuán)；
[0014]圖4:利用微波法制備的基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)在不同濃度KCl鹽溶液中的穩(wěn)定性曲線(a)，以及在不同pH溶液中的穩(wěn)定性曲線(b)，說(shuō)明碳量子點(diǎn)具有很好的穩(wěn)定性，可以應(yīng)用于生物體系；
[0015]圖5:利用所制備的基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)與子宮頸癌細(xì)胞共培養(yǎng)后的共聚焦顯微鏡圖片。波長(zhǎng)為400nm的光激發(fā)下的暗場(chǎng)圖片(a)，明場(chǎng)圖片(b)，以及明場(chǎng)暗場(chǎng)疊加后圖片(c)，說(shuō)明碳量子點(diǎn)可以用于細(xì)胞成像；
[0016]圖6:利用所制備的碳量子點(diǎn)在大鼠體內(nèi)抗炎效果組織學(xué)切片結(jié)果?？瞻讓?duì)照組(a，b，c)炎細(xì)胞層較厚，有大量炎細(xì)胞，而阿司匹林組(d，e，f)和基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)組(g，h，i)炎癥明顯減輕，炎細(xì)胞相對(duì)減少；
[0017]圖7:阿司匹林與基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)對(duì)血清生化指標(biāo)的影響。基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)對(duì)肝臟功能指標(biāo)谷丙轉(zhuǎn)氨酶(a)，和谷草轉(zhuǎn)氨酶(b)無(wú)明顯影響，對(duì)腎功能指標(biāo)尿素氮(C)和肌酐(d)也無(wú)明顯影響；
[0018]圖8:阿司匹林與基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)對(duì)臟器的影響。腹腔注射碳量子點(diǎn)組大鼠的心⑴，肝(j)，脾(k)，腎(I)與空白對(duì)照組(a，b，c，d)和阿司匹林組(e，f，g，h)中的相應(yīng)器官無(wú)明顯組織學(xué)差異。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述，而不是要以此對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制。
[0020]實(shí)施例1
[0021](I)基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)的制備:將2g乙酰水楊酸加入到含有1.08mL質(zhì)量濃度為98%的水合肼水溶液中，整個(gè)體系的總體積為10mL。微波功率為100W，時(shí)間為8分鐘。得到具有藍(lán)色熒光的基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)。
[0022](2)碳量子點(diǎn)的分離提純:向步驟⑴所制備的碳量子點(diǎn)中加入SOmL去離子水，超聲分散產(chǎn)物，用分子量為3500的滲析袋分離提純所制備的碳量子點(diǎn)，滲析7天后，用粒徑為0.22 μ m的水系濾頭過(guò)濾所得產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后濃縮至1mL后，凍干得到基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)粉末(棕黃色)，產(chǎn)量約為50mg。
[0023]透射電鏡下觀察可見所得到的基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)尺寸分布在2?6nm，如圖1所示。
[0024]實(shí)施例2
[0025](I)基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)的制備:將Ig乙酰水楊酸加入到含有1.08mL的98%水合肼的水溶液中，整個(gè)體系的總體積為10mL。微波功率為100W，時(shí)間為7分鐘。得到具有藍(lán)色熒光的基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)。
[0026](2)碳量子點(diǎn)的分離提純:向步驟⑴所制備的碳量子點(diǎn)中加入50mL去離子水，超聲分散產(chǎn)物，用分子量為3500的滲析袋分離提純所制備的碳量子點(diǎn)，滲析7天后，用粒徑為0.22 μ m的水系濾頭過(guò)濾所得產(chǎn)物，經(jīng)過(guò)旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)后濃縮至5mL，凍干得到基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)粉末(棕黃色)，產(chǎn)量約為30mg。所得碳量子點(diǎn)具有強(qiáng)熒光性質(zhì)，如圖2b所示。
[0027]實(shí)施例3
[0028](I)基于阿司匹林的碳量子點(diǎn)的制備:將2g乙酰水楊酸加入到含有0.54mL的98%水合肼的水溶液中，整個(gè)體系的總體積為10mL。微波功率為100W，時(shí)間為8分鐘。