寡核苷酸功能化荧光纳米碳点、其制备方法及用图
【技术领域】
[0001] 本发明属于纳米材料领域，具体地，本发明涉及一种寡核巧酸功能化英光纳米碳 点、其制备方法及用途。本发明还涉及W巧樣酸为碳源、末端经駿基修饰的英光纳米碳点及 其用途。
【背景技术】
[0002] 英光纳米碳点（简称碳点或英光碳点，CarbonDots,CDots)是指分立 的、球形或准球形的碳主体纳米粒子，粒径一般在10皿W下（Angew化emInt Ed2010, 49 (38)，6726-6744)，具有英光稳定性高，无闪烁现象，激发波长和发射波长可调 控，生物相容性好，毒性低，分子量和粒径小，合成方法简单易行，操作安全等特点。和传统 量子点相比，英光纳米碳点在化学稳定性和生物兼容性上都具有很高的优势。在生物标记、 生物成像、光电器件应用领域具备广阔的应用前景。
[0003] 目前相关英光纳米碳点的制备方法主要有"自上而下"或"自下而上"两种途径， 前者主要包括弧光放电灰化法、电化学合成法、激光烧蚀法等，后者主要包括灰贬水解法、 高温碳化法、超声处理法、微波辅助法、酸解法、水热法、模板制备法等。但目前针对英光 纳米碳点的研究较之其它碳材料如碳纳米管、富勒帰的研究尚未深入，缺乏简单高效的 合成方法，英光效率尚需提高，另外，其发光机理、表面配基对英光的贡献等尚不明确，均 限制了英光纳米碳点的广泛应用。例如，S.C.Ray等使用蜡烛灰沉积后硝酸水解方法，首 次制备得到了mg级的水溶性英光纳米碳点，但其英光量子产率仅约3% (J.Phys.化em. C2009, 113, 18546-18551)化化ng等使用糖为碳源，酸水解后W二胺类物质有效纯化得到 的英光纳米碳点，其英光量子产率仅提高至13% (化em.Mater. 2009, 21，563-5565)等；另 夕F，基于CDots的高度生物相容性，发展功能性、祀向性的英光纳米碳点成为颇受关注的研 究热点，但目前该技术仍处于初始发展阶段。
【发明内容】
[0004] 本发明的发明人经过大量实验研究，制备得到了英光纳米碳点和寡核巧酸功能化 英光纳米碳点，其制备方法简单、高效，由此完成了本发明。
[0005] 本发明第一方面涉及寡核巧酸功能化英光纳米碳点，其在英光纳米碳点上偶联有 寡核巧酸片段。
[0006] 根据本发明第一方面任一项的寡核巧酸功能化英光纳米碳点，所述的英光纳米碳 点可W通过多种方式与寡核巧酸片段偶联。所述方式决定于英光纳米碳点和寡核巧酸功片 段的末端修饰方式，例如所述英光纳米碳点可W具有駿基修饰末端，例如所述寡核巧酸片 段可^具有氨基（-畑2)、居基氨基（-畑(0巧）、阱基（-畑畑)、琉基（-5巧或醒基（-〇10)修 饰末端。并且所述英光纳米碳点与寡核巧酸片段的偶联方法为本领域所公知，例如可W通 过偶联剂进行偶联。
[0007] 所述偶联剂为本领域所公知，其可W根据英光纳米碳点和寡核巧酸片段的末端 修饰方式进行选择，例如当用于连接駿基和氨基末端时，所述偶联剂可W为邸Cd-己 基-3- (3-二甲基氨丙基）-碳化二亚胺），或者邸C/ (SUlfo-)N服(N-居基（硫代）玻巧醜 亚胺），或者DCC(N，N'-二环己基碳二亚胺），或者DCC/NHS，或者DCC/HOBt(1-居基苯并H 氮哇）等。当用于连接駿基和居基氨基时，所述偶联剂可W选自邸C或邸C/N服。当用于连 接駿基和阱基时，所述偶联剂可选自邸C或邸C/NHS。当用于连接駿基和琉基时，所述偶联 剂可W为两步偶联剂，第一步可选自邸C或邸C/(SUl化-)畑S，第二步可选自PDEA(2-2 (口比 巧二硫）己胺）；也可W为H步偶联剂，第一步可选自邸C或邸C/(SUl化-)N服，第二步可 选自己二胺，第H步可选自SUl化-GMBS(N- (4-马来醜亚胺氧化了醜）-玻巧醜亚胺礙酸钢 盐）。当用于连接駿基和醒基时，偶联剂可选自邸C或邸C/(SUl化-)畑SW及阱（畑2畑2)。 [000引在本发明的实施方案中，所述的英光纳米碳点通过醜胺键（-C0-NH-)与寡核巧酸 片段偶联。
[0009] 根据本发明第一方面任一项的寡核巧酸功能化英光纳米碳点，其是具有駿基末端 的英光纳米碳点和具有氨基末端的寡核巧酸片段通过偶联制备得到。
[0010] 根据本发明第一方面任一项的寡核巧酸功能化英光纳米碳点，其中所述的英光纳 米碳点W巧樣酸为碳源。
[0011] 根据本发明第一方面任一项的寡核巧酸功能化英光纳米碳点，其中所述的英光纳 米碳点按照W下方法制备得到：
[001引a)取适量巧樣酸，进行加热，温度从室温W均匀速率（例如2-2(TC/min、例如 2°C/min、5°C/minUCrC/min、2(TC/min)上升至 150-300°C，例如 200°C-250°C，保持于该 温度使巧樣酸完全碳化（例如碳化I. 5-化，例如化)，得到碳化物；
[0013] b)或者取适量巧樣酸，用水溶解得到巧樣酸水溶液，加热至180-26(TC，例如 20(TC-240°C，水热反应1. 5-化，例如化；
[0014] C)取步骤a)得到的碳化物，用水溶解，得到溶液；
[001引d)取步骤b)或C)得到的溶液，经适宜孔径滤膜过滤后，W截止分子量为1000 -3000(例如1000)的透析膜进行透析；
[0016] e)收集透析液，冻干，得到固体，该固体即为英光纳米碳点（或称为英光纳米碳点 材料），任选地，W水溶解配制得到英光纳米碳点溶液。
[0017] 根据本发明第一方面任一项的寡核巧酸功能化英光纳米碳点，其中步骤a)中所 述的碳化的方法为本领域所公知，例如可W利用合适的惰性耐热容器进行加热。在本发明 的实施方案中，所述碳化的方法为在瓷巧巧中进行加热。
[0018] 根据本发明第一方面任一项的寡核巧酸功能化英光纳米碳点，其中步骤b)中的 巧樣酸水溶液的浓度可W为较浓溶液（例如> 0. 2M)直至饱和溶液，例如为0. 5M。
[0019] 根据本发明第一方面任一项的寡核巧酸功能化英光纳米碳点，其中步骤b)中对 溶液加热的方法为本领域所公知，例如可W利用任一密闭反应装置进行加热反应。在本发 明的实施方案中，在密闭水热蓋中进行加热。
[0020] 根据本发明第一方面任一项的寡核巧酸功能化英光纳米碳点，其中步骤C)中溶 解碳化物时，可W根据实际溶解情况进行反复溶解，或者超声溶解。
[0021] 根据本发明第一方面任一项的寡核巧酸功能化英光纳米碳点，其中步骤d)中的 适宜孔径是指可滤去细小不溶性颗粒物的孔径，例如孔径为0. 45Um或0. 22Um。
[0022] 根据本发明第一方面任一项的寡核巧酸功能化英光纳米碳点，其中所述的寡核巧 酸片段长度为5-2(K)nt，例如为lO-lOOnt，例如为20-8化t。
[0023] 根据本发明第一方面任一项的寡核巧酸功能化英光纳米碳点，其粒径为1-lOOnm， 例如为10-30nm，例如为20-30nm。
[0024] 在本发明中，制备溶液时所用的水为本领域所公知，例如可W为超纯水、去离子水 等。
[00巧]在本发明中，混匀溶液的方法为本领域所公知，例如可W采用均匀振荡的方式。
[0026] 本发明第二方面涉及本发明第一方面任一项的寡核巧酸功能化英光纳米碳点的 制备方法，其包括W下步骤：
[0027] 1)取适量末端修饰（例如末端氨基、居基氨基、阱基、琉基或醒基修饰）的寡核巧 酸片段，溶于适宜的中性两性电解质缓冲液中，加热变性后迅速冷却；
[0028] 2)取适量末端经駿基修饰的英光纳米碳点溶液，加入到经步骤1)处理后的寡核 巧酸溶液中，混匀，任选地，在加入到寡核巧酸溶液前还包括对英光纳米碳点溶液进行预超 声分散的步骤；
[0029] 3)加入适量偶联剂（例如为邸C、邸C/(sulf〇-)畑S、DCC、DCC/(sulf〇-)MS、DCC/ 册Bt、邸C/(sulf〇-)畑S+PDEA、邸C/(sulf〇-)畑S+ 己二胺 +sulfo-GMBS或邸C/(sulf〇-) NHS/阱），反应一段时间，去除反应后的溶液中未反应的碳点及过量偶联剂，即得到寡核巧 酸功能化英光纳米碳点。
[0030] 根据本发明第二方面任一项的制备方法，其中所述的中性两性电解质缓冲液可W 根据具体的反应类型进行选择，例如是指不含伯胺基团，pH范围在6. 0-7. 5之间的缓冲液， 例如可W是2-(N-吗啡晰）己礙酸（ME巧溶液或肥阳S溶液，其浓度例如可W为0.IM;缓 冲液中可W加入适量的中性盐；在本发明的实施方案中，所述缓冲液为含0.IM的MES，0. 5M 化Cl,P册.5的溶液。
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