一种锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点及其制备方法与应用

本发明属于新材料，具体涉及一种锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点及其制备方法与应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、碳点是一种新兴的0维纳米材料，颗粒的尺寸在10nm以下，它们可以被认为是具有特殊碳核和聚合物壳结构的交联聚集体，由有机小分子和具有丰富官能团的聚合物脱水、缩合、交联和碳化形成。碳点由于其固有的优势，如良好的发光性能，生物相容性好、易于修饰、稳定性高等，已被广泛应用于生物医学，催化，光电器件，传感和防伪领域。杂原子掺杂是调控碳化聚合物点性能最有效的手段，与大多数非金属杂原子相比，过渡金属具有未占据的d轨道和更大的原子半径。碳化聚合物点的电子结构将随着过渡金属掺杂剂的存在而显着调节，使用过渡金属原子掺杂碳化聚合物点可以赋予它们新的内在特性，并大大扩展其应用。

3、磁共振(mr)成像具有软组织分辨率高和无x射线辐射的优点，可以成为与荧光成像相匹配的良好成像模式。目前，基于钆(gd)的药剂已被开发用于疾病的磁共振成像诊断，它作为t1加权对比剂，具有明亮的mr信号。然而，众所周知，gd3+具有肾毒性和脑沉积的缺点，这给其临床应用带来了潜在的威胁和阻碍。相比之下，锰离子(mn2+)的具有更低的长弛豫时间，基于mn元素的核磁造影剂，逐渐被认为是前途的t1加权mr造影剂之一。为了实现探针的多模式成像，碳点的荧光本征性质，低毒性，快速的肾脏代谢，使其成为良好的探针候选载体。基于此，为了实现安全和高效的体内双模式成像，锰掺杂碳点的开发尤为重要。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点及其制备方法与应用，本发明提供的锰掺杂碳点具有荧光成像、核磁成像双模式成像的功能以及优异的水溶性。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、一方面，提供一种锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点的制备方法，包括如下步骤：

4、将邻苯二胺与植酸溶解超纯水中，混匀后加入含锰化合物，搅拌溶解均匀后，利用水热反应得到锰掺杂核磁/荧光双模式成像碳点。

5、另一方面，提供上述锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点的制备方法制得的锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点。

6、本发明得到的锰掺杂碳点具有优异的荧光成像和核磁成像双模式能力，可应用于体内双模式成像探针。因而第三方面，提供上述锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点在体内外荧光/核磁双模式成像中的应用。

7、本发明的有益效果为：

8、(1)本发明使用邻苯二胺与植酸作为碳源，四水合氯化锰作为金属源所制备的锰掺杂碳点，克服了传统多功能纳米材料设计思路复杂，制备过程繁琐的难题。且其具有丰富的表面活性基团和优异的生物相容性，对正常细胞和组织的毒副作用小。

9、(2)本发明制备的锰掺杂碳点的尺寸约为5nm左右，且可以通过调控邻苯二胺，植酸与氯化锰的比例，水热反应时间与反应温度等实现对上述材料尺寸，荧光强度和核磁敏感度的调节。

10、(3)本发明制备的锰掺杂碳点具有优异的荧光成像和核磁成像双模式成像能力，在适当的激光照射下具有优异的深红色荧光发射能力，能够实现体内外荧光成像与核磁成像，材料的制备过程简单快速，对仪器设备要求较小。

11、(4)本发明制备的锰掺杂碳点在400nm-600nm长范围的不同激发波长下，锰掺杂碳点的发射波长没有发生改变，说明了锰掺杂碳点不具有发射依赖激发波长特性，同时锰掺杂碳点550-620nm左右存在良好的光吸收，具有长波长发射的特点。同时其荧光发射强度与mn掺杂量呈正相关，说明mn掺杂有利于增强材料的荧光发射。随着锰掺杂碳点浓度增加，t1加权的核磁图像信号逐渐增亮，表明锰掺杂碳点具有良好的核磁成像能力。

12、(5)本发明制备方法简便可行、工艺条件稳定、重现性好、所用试剂安全易得，通过简单的一锅法一步反应就可得到多功能的锰掺杂碳点。

技术特征：

1.一种锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点的制备方法，其特征在于，还包括纯化步骤，具体为：取粗锰掺杂核磁/荧光双模式成像碳点，经高速离心除杂、透析、冻干后，重溶于超纯水中，得纯化锰掺杂核磁/荧光双模式成像碳点。

3.如权利要求1所述锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点的制备方法，其特征在于，邻苯二胺与植酸摩尔比为0.5-1mmol：0.5-1mmol。

4.如权利要求1所述锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点的制备方法，其特征在于，邻苯二胺与含锰化合物摩尔比为0.5-1mmol：0.5-1mmol。

5.如权利要求1所述锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点的制备方法，其特征在于，水热反应条件为150-250℃下反应6-15h，优选为180-220℃下反应6-12h。

6.如权利要求2所述锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点的制备方法，其特征在于，高速离心过程中，转速为8000-12000rpm,离心时间为10-20min，离心操作重复2-5次，优选为3次。

7.如权利要求1所述锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点的制备方法，其特征在于，所述透析，透析袋截断分子量为500-1500da，透析时间为24-48h。

8.如权利要求7所述锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点的制备方法，其特征在于，所述透析，透析袋截断分子量为500-1000da。

9.权利要求1-8任一所述锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点的制备方法制得的锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点。

10.一种权利要求9所述锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点在体内外荧光/核磁双模式成像中的应用。

技术总结
本发明公开了一种锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点及其制备方法与应用,属于新材料技术领域。该制备方法包括：将邻苯二胺与植酸溶解超纯水中，混匀后加入含锰化合物，搅拌溶解均匀后，利用水热反应得到锰掺杂核磁/荧光双模式成像碳点。本发明制备方法简便可行、工艺条件稳定、重现性好、所用试剂安全易得，通过简单的一锅法一步反应就可得到多功能的锰掺杂碳点。本发明提供的锰掺杂核磁共振/荧光双模态成像碳点具有荧光成像、核磁成像双模式成像的功能以及优异的水溶性。

技术研发人员：蒋妍彦,高福成,王凤龙,董伦,王艳东,赵莉
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11