具有双重光治疗作用及荧光成像的铜、氮掺杂碳量子点的制备方法及其用途技术

本发明专利技术公开一种具有双重光治疗作用及荧光成像的铜、氮掺杂碳量子点的制备方法及其用途，其制备的碳量子点能发射蓝色荧光，同时能够实现光热、光动力治疗和荧光成像的效果。该制备方法是以乙二胺四乙酸二钠盐、二水合氯化铜为原料制备的铜、氮掺杂的碳量子点。本发明专利技术原料廉价易得，制备简单，且所得产品具有良好的生物相容性及水溶性、可发射蓝色荧光、在红外及近红外区有吸收并具有较好的光热转换效率、有光敏作用且能够在近红外光的照射下产生活性氧用于光动力治疗。本发明专利技术制备的铜、氮掺杂的碳量子点在光热治疗、光动力治疗、生物成像等方面有广阔的应用前景。

Preparation method and application of copper and nitrogen doped carbon quantum dots with dual light treatment and fluorescence imaging

Preparation method and the application of the invention discloses a double light treatment and fluorescence imaging of copper, nitrogen doped carbon quantum dots, carbon quantum dots preparation can emit blue fluorescence, at the same time to realize light, photodynamic therapy and fluorescence imaging effect. The preparation method of carbon quantum dots with EDTA two sodium, two hydrated copper, nitrogen doped copper chloride as the raw materials for the preparation of the. The invention of cheap material, simple preparation, and the obtained product has good biocompatibility and water solubility, can emit blue fluorescence, absorption and has good thermal efficiency, and can in the near infrared light under the irradiation of ROS for photodynamic therapy in infrared and near infrared region. The copper and nitrogen doped carbon quantum dots prepared by the present invention have wide application prospects in the fields of photothermal therapy, photodynamic therapy and biological imaging.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光热、光动力治疗及荧光成像材料，具体是一种具有双重光治疗作用及荧光成像的铜、氮掺杂碳量子点的制备方法及其用途。
技术介绍
碳量子点于2004年首次被美国克莱蒙森大学的科学家发现，与传统的半导体量子点相比，碳量子点具有发光更稳定、更易于功能化和更好的水溶性等优点。碳量子点保留了碳材料的毒性小、生物相容性好等优点，使其在细胞成像﹑生物传感﹑药物载体、光催化等方面拥有极大的应用前景。通过对碳量子点掺杂氮、硫等元素可以得到一些具有新颖功能的碳量子点。如2015年中国科学院物理与化学技术研究所的汪鹏飞报道了一种可用于光热治疗的硫掺杂碳量子点。金属元素铜在近红外区有较强的吸收，有望实现近红外光照射下的光热转换。铜、氮掺杂的碳量子点目前少有报道，且还未见有关于铜、氮掺杂的碳量子点用于光热、光动力治疗的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够用于光热、光动力治疗及荧光成像的铜、氮掺杂碳量子点，能够很好的发射出稳定的蓝色荧光，其在近红外光照射下能够实现光热升温效果和光动力效果。能实现光热、光动力治疗及荧光成像的功能。一种具有双重光治疗作用及荧光成像的铜、氮掺杂碳量子点的制备方法，是以乙二胺四乙酸二钠为碳源，螯合铜离子，通过水热法制备出铜、氮掺杂碳量子点，其制备方法包括以下步骤：(1)将乙二胺四乙酸二钠盐、二水合氯化铜溶液混合均匀，得混合液，备用；(2)所得溶液过滤，取滤液；(3)所得上清液加入水热反应釜反应，冷却后得绿色溶液；(4)过滤，透析；(5)所得溶液冷冻干燥，得到绿色固体，即为产物，避光保存。步骤1)中所述乙二胺四乙酸二钠盐和二水合氯化铜的摩尔比为1:1，混合搅拌时间为6-8h。步骤2)中所述溶液过滤，取滤液，是将步骤1）所得混合液过滤，取上层蓝色澄清透明溶液。步骤3)中所述反应条件为150℃反应3h，继续升高温度到200℃反应3h。步骤4)中所述过滤，透析，是将步骤3）所得绿色溶液过滤，得到澄清绿色溶液透析。步骤5)中所述冷冻干燥，是将步骤4）透析过的溶液冷冻干燥，避光保存。本专利技术试验表明：将上述制备所得的铜、氮掺杂的碳量子点配置成浓度为0.5mg/mL、1mg/mL和2mg/mL的水溶液，用808nm激光（1W）照射，用红外热像仪记录溶液的温度随光照时间的变化。三个浓度的碳量子点溶液均有光热效果，且呈现浓度依赖性。当浓度达到1mg/mL时，在808nm激光的照射下能够升温31.3℃，证实本专利技术的铜、氮掺杂碳量子点能够应用于光热治疗。将上述制备所得的碳量子点配制成的溶液，加入活性氧检测试剂DPBF，在近红外或者红外激光（808nm）的照射下进行紫外测试，随着光照时间的增加，DPBF在418nm处的特征吸收峰逐渐下降，这是由于DPBF在活性氧的条件下被活性氧氧化造成的，实验结果说明，合成的铜、氮掺杂碳量子点具有光敏作用，在光的照射下具有光动力效应。通过在365nm的紫外灯的照射下我们可以明显的看到合成的铜、氮掺杂的碳量子点能够发射出稳定的蓝色荧光，可以将其应用到生物荧光成像。本专利技术铜、氮掺杂碳量子点，其在红外光的照射下能同时呈现光热、光动力效果，且有很好的光热稳定性、水溶性和生物相容性，用于肿瘤的光热治疗和光动力治疗，前景广阔，在激光照射下，能将光能转化成热能，产生高热，杀死癌细胞；在激光照射下光敏剂能够产生活性氧，从而提高肿瘤组织的活性氧水平，继而杀死癌细胞。在365nm的紫外光照射下能够发射稳定的蓝色荧光用于荧光成像。本专利技术的铜、氮掺杂碳量子点在上述的用途应用中的使用条件，可以根据本领域已知的方法来确定。本专利技术的优点是：（1）合成方法简单、原料廉价易得。（2）合成的铜、氮掺杂碳量子点同时具备光热、光动力治疗效果和荧光成像作用。（3）有很好的光热稳定性、水溶性和生物相容性。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。实施例1：1.称取3.72g乙二胺四乙酸二钠盐和1.70g二水合氯化铜，加入200mL二次水搅拌6-8小时。2.将搅拌反应后蓝色溶液过滤，得到蓝色澄清透明溶液。3.溶液加入25mL水热反应釜中反应，升温至150℃反应3小时，继续升温至200℃反应3小时，自然冷却至室温，得到绿色溶液。4.将绿色溶液转移至烧杯，滤液透析48小时，透析的截留分子量为500-1000。5.透析后液体冷冻干燥，得到的绿色固体即为铜、氮掺杂碳量子点，避光保存。将制备的碳量子点重新溶于水中，仍为绿色溶液，在365nm紫外灯下有能够发射蓝色荧光，且能够在近红外光照射下实现光热升温和产生活性氧。实施例2：1.称取3.72g乙二胺四乙酸二钠盐和1.70g二水合氯化铜，加入150mL二次水搅拌6-8小时。2.将搅拌反应后蓝色溶液过滤，得到蓝色澄清透明溶液。3.溶液加入25mL水热反应釜中反应，升温至150℃反应3小时，继续升温至200℃反应3小时，自然冷却至室温，得到绿色溶液。4.将绿色溶液转移至烧杯，滤液透析48小时，透析的截留分子量为500-1000。5.透析后液体冷冻干燥，得到的绿色固体即为铜、氮掺杂碳量子点，避光保存。将制备的碳量子点重新溶于水中，仍为绿色溶液，在365nm紫外灯下有能够发射蓝色荧光，且能够在近红外光照射下实现光热升温和产生活性氧。实施例3：1.称取3.72g乙二胺四乙酸二钠盐和1.70g二水合氯化铜，加入250mL二次水搅拌6-8小时。2.将搅拌反应后蓝色溶液过滤，得到蓝色澄清透明溶液。3.溶液加入25mL水热反应釜中反应，升温至150℃反应3小时，继续升温至200℃反应3小时，自然冷却至室温，得到绿色溶液。4.将绿色溶液转移至烧杯，滤液透析48小时，透析的截留分子量为500-1000。5.透析后液体冷冻干燥，得到的绿色固体即为铜、氮掺杂碳量子点，避光保存。将制备的碳量子点重新溶于水中，仍为绿色溶液，在365nm紫外灯下有能够发射蓝色荧光，且能够在近红外光照射下实现光热升温和产生活性氧。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有双重光治疗作用及荧光成像的铜、氮掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于，以乙二胺四乙酸二钠为碳源，螯合铜离子，通过水热法制备，其制备方法步骤包括：(1) 将乙二胺四乙酸二钠盐、二水合氯化铜溶液混合均匀，得混合液，备用；(2) 所得溶液过滤，取滤液；(3) 所得上清液加入水热反应釜反应，冷却后得绿色溶液；(4) 过滤，透析；(5) 所得溶液冷冻干燥，得到绿色固体，即为产物，避光保存。

【技术特征摘要】
1.一种具有双重光治疗作用及荧光成像的铜、氮掺杂碳量子点的制备方法，其特征在于，以乙二胺四乙酸二钠为碳源，螯合铜离子，通过水热法制备，其制备方法步骤包括：(1)将乙二胺四乙酸二钠盐、二水合氯化铜溶液混合均匀，得混合液，备用；(2)所得溶液过滤，取滤液；(3)所得上清液加入水热反应釜反应，冷却后得绿色溶液；(4)过滤，透析；(5)所得溶液冷冻干燥，得到绿色固体，即为产物，避光保存。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述乙二胺四乙酸二钠盐和二水合氯化铜的摩尔比为1:1，混合搅拌时间为6-8h。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中所述溶液过滤，取滤液，是将步骤1）所得混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈星灿，郭晓路，蒋邦平，余云祥，邓思敏，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西;45