技术领域本发明涉及一种来自啤酒碳点的制备方法，及其作为荧光性抗肿瘤药物载体，在肿瘤细胞成像及治疗方面的应用。
背景技术：
癌症是严重危害人类健康的一大疾病，每年全球约有700万人死于癌症，其中24％发生在中国。目前治疗癌症主要有三种方法：手术疗法、化学疗法以及放射疗法。但是过大剂量的化疗药物进入体内对人类有明显的副作用。因此发明一种能担载抗癌药物，对癌症进行有效治疗的并无副作用的荧光载体是人类共同关心的重大科学难题。近年来纳米材料作为一种新型材料，引起了全世界的关注和研究热潮。而荧光纳米材料更是因其具有良好的光学性等优点备受关注，使得它在生物医药领域和纳米光学器件中拥有很好的应用前景(文献1：AlivisatosAPSemiconductorclusters，nanocrystals，andquantumdots[J].Science，1996，271(5251)：933-937)。半导体量子点(如CdSe)具有优越的光稳定性、水溶性、量子产率高等特点。但是最近有研究发现，半导体量子点由于含有重金属元素，在生物体内表现出毒副作用，很大程度的限制了其在生物医药方面的应用。所以寻找一种无毒副作用的荧光探针是亟待解决的问题。碳量子点，又称为碳点，是碳纳米家族的新成员，其平均粒径分布在1-10nm。因为其大部分只含有C、H、O、三种元素，与传统的量子点相比，它不仅保持了原有的荧光稳定和水溶性等有点，而且具有明显的低毒性和良好的生物相容性、并易被功能化(文献2：S.N.Baker,G.A.Baker,Luminescentcarbonnanodots:emergentnanolights.Angew.Chem.,Int.Ed.,2010,49(38),6726-6744.)。所以荧光碳点被认为是一种最为理想的用于肿瘤的荧光标记和药物载体材料。近十年来，碳点的合成方法有了大幅度的提高，例如水热法(文献3：B.Bourlinos,A.Stassinopoulos,D.Anglos,etal.SurfaceFunctionalizedCarbogenicQuantumDots.Small,2008,4(4):455-458.)，氧化法(文献4：H.P.Liu,T.Ye,C.D.Mao,Fluorescentcarbonnanoparticlesderivedfromcandlesoot.Angew.Chem.,Int.Ed.,2007,46(34):6473-6475.)，微波辅助法(文献5：Q.L.Wang,H.Z.Zheng,Y.J.Long,L.Y.Zhang,etal.Microwave-hydrothermalsynthesisoffluorescentcarbondotsfromgraphiteoxide.Carbon,2011,49(9),3134-3140.)，但普遍合成的条件比较繁琐，所需时间通常较长，温度较高，并不是一种绿色的合成方法。日常食品及饮品主要由碳水化合物组成，在其加工过程中能够形成碳点。食品及饮品形成的碳点无毒副作用，具有优越的生物相容性。因此在生物成像及药物输送方面具有更广阔的应用。
技术实现要素：
本发明首次以啤酒中天然存在的碳点作为荧光性抗癌药物的荧光载体，公开了一种功能化荧光碳点药物载体的制备方法，该啤酒碳点可以有效地担载抗癌药物，并应用于肿瘤细胞的成像及治疗。本发明采取的技术方案为：所提供的啤酒碳点的制备方法为：将啤酒浓缩，去除不溶性杂质后，通过分离提纯，收集强荧光组分，干燥得碳点；将碳点与阿霉素按质量比1000:1—1:10混合，溶解于去离子水中，调节pH值至3-12，避光搅拌0.5—72h，加入有机溶剂，收集沉淀，挥发干燥后得到担载阿霉素碳点。所述的浓缩方法是旋转蒸发、冷冻干燥或喷雾干燥中的一种或二种以上的组合。所述的分离提纯方法为超滤、透析、超速离心、凝胶色谱中的一种或任意二种及以上方法的结合。所述的强荧光组分为啤酒中天然存在的碳量子点。所述的有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、乙腈、丙酮中的一种或任意二种或二种以上以任意比例组成的混合物，有机溶剂的加入量与碳点的质量比为1:1-50:1。所述的碳点，可作为荧光药物载体，在肿瘤荧光标记及治疗方面进行应用，担载阿霉素的碳点到达肿瘤部位，缓慢释放药物，运用纳米粒的EPR效应，增强肿瘤治疗效果，并在成像方面有较好应用，且可能会降低阿霉素的心肌毒性。本发明具有如下优点：(1)本发明所需原料易购。(2)本发明的碳点在啤酒加工过程中已经形成，无须进行特意合成。(3)本发明的啤酒碳点具有良好的荧光性及生物相容性。(4)本发明的啤酒碳点具有极高的安全性。(5)本发明的啤酒碳点担载阿霉素抗肿瘤效果明显。附图说明图1是啤酒碳点的透射电子显微镜照片。图2是啤酒碳点的紫外，荧光光谱。图3是啤酒碳点的荧光寿命图。图4是啤酒碳点的XPS图谱。图5是啤酒碳点的FTIR图谱。图6是啤酒碳点的XRD的图谱。图7是啤酒碳点的离子强度稳定图。图8是啤酒碳点的细胞毒性结果。图9是啤酒碳点担载阿霉素的细胞毒性结果。图10是啤酒碳点的细胞标记图。具体实施方式下面通过具体实施方式对本发明做进一步说明。实施例1：功能化荧光碳点制备以及阿霉素担载(1)将约100mL的青岛啤酒在60℃条件下旋蒸至约5mL，依次通过0.45μm、0.22μm的滤膜过滤，收集滤液。随后以葡聚糖SephadexG-25凝胶色谱分离提纯，在340nm激发光辅助下观察，收集强荧光的组分，冷冻干燥得碳点。(2)将碳点与阿霉素以质量比8：1的比例混合，并溶解于去离子水中。用1MNaOH水溶液将pH值调至8，避光搅拌24h。加入上述混合溶液8倍体积的无水乙醇，高速离心(10000rpm，10min)收集沉淀，干燥后得到担载阿霉素碳点。实施例2：啤酒碳点性质的表征(1)啤酒碳点的形态及大小尺寸图1是啤酒碳点的透射电子显微镜照片及粒径统计图，结果显示，经过分离提纯的啤酒碳点大小均匀、形态规则成圆球型，统计得啤酒碳点粒径尺寸集中在2-3nm。(2)啤酒碳点的荧光光谱和紫外光谱特征图2是啤酒碳点的荧光光谱图和紫外光谱。图中啤酒碳点的荧光光谱随着激发波长增加出现明显的红移，咖啡碳点的最大激发波长出现在340nm处。紫外光谱图可见在270nm处出现了n→π*跃迁的特征吸收峰。(3)啤酒碳点的荧光寿命图3是啤酒碳点的荧光寿命图。配置6mg/mL的啤酒碳点水溶液，在376nm的激发光下激发，最大发射峰为440nm发射，测得荧光寿命。经实验中发现啤酒碳点是三指数猝灭，经计算啤酒碳点的荧光寿命是4.79ns。(4)啤酒碳点的X射线光电子能谱(XPS)表征图4是啤酒碳点XPS的图谱。图中结果表明啤酒碳点中主要含有C和O两种元素并且含有很少量的N元素。(1)啤酒碳点的傅立叶变化红外光谱表征图5是啤酒碳点的红外图谱。图中结果表明经过纯化后的啤酒碳点的3326cm-1含有O-H和N-H的伸缩振动峰，2927cm-1有饱和烷烃的伸缩振动峰，1637cm-1有N-H的变形振动峰，1044cm-1有C-O的伸缩振动峰。(2)啤酒碳点的XRD实验图6是啤酒碳点的XRD的图谱，可见2theta＝22°处仅有一馒头峰，根据XRD图谱，说明此碳点是具有无定形碳的结构。(3)啤酒碳点的pH稳定性实验图7是啤酒碳点的pH的稳定图。配置不同pH(2—11)的B-R缓冲溶液，取碳点溶液分别加入不同的pH溶液中(2mg/mL)，用荧光分光光度计测荧光强度，取三次平均值。图8中可以看出啤酒碳点在酸性条件下荧光较稳定，在pH＝8处荧光强度明显下降，碱性条件下荧光强度较酸性条件低。实施例3：细胞毒性实验选用MCF-7细胞和含有10％的胎牛血清的高糖DMEM培养基，添加抗生素和非必需氨基酸。将MCF-7细胞以10000个/孔接种于96孔板中，待贴壁完全后(12h)，弃去原培养基。将碳点、担载有阿霉素的碳点以及阿霉素分别以培养基溶解后，再以培养基稀释成不同浓度，并加入到上述96孔板中。孵育48h后，以MTT法测定增值率。如图8所示，啤酒碳点在较大浓度下(50mg/mL)，MCF-7细胞存活率仍能达到80％以上，说明啤酒碳点毒性较低。如图9所示，啤酒碳点担载阿霉素后对MCF-7细胞的有较大的毒性。实施例4：啤酒碳点细胞标记实验：MCF-7细胞经胰酶消化后形成单细胞悬液，以1×105cells/mL的密度接种于培养皿中，向每个培养基中加入1ml啤酒碳点浓度为20mg/ml的培养基，在37℃，5％的CO2条件下孵育24h。随后倾去培养基，并用磷酸盐缓冲液洗脱2次。将培养皿置于激光共聚焦显微镜下，分别在405nm，488nm波段下激发，观察啤酒碳点的细胞标记情况。如图10所示，与对照组相比，经啤酒碳点标记的细胞都能发出明显的荧光，在405nm波段激发下发出明显的蓝光，在488nm波段激发下发出明显的绿光，说明啤酒碳点可以作为良好的荧光材料用于细胞荧光成像。