一种利用N-乙酰半胱氨酸制备碳点的方法及其产品和应用

本发明涉及一种利用n-乙酰半胱氨酸制备碳点的方法及其产品和应用，尤其涉及一种，属于纳米材料制备与医学应用领域。

背景技术：

1、下腰痛是目前脊柱外科最为常见的临床症状之一，但其病因较为复杂，椎间盘退行性疾病是下腰痛最常见的原因之一。目前椎间盘退行性疾病的发病机制尚未明确，治疗方法也只能缓解患者临床症状而并不能够有效延缓或逆转此类疾病进一步发展。已有研究表明，活性氧物质ros(reactive oxygen species，ros)过量产生导致的氧化应激可通过影响椎间盘细胞衰老、炎症、自噬和dna甲基化来加速椎间盘退变，抗氧化应激可能是延缓椎间盘退行性疾病的有效治疗靶点。

2、近年来，碳点(c-dots，cds)因其超小尺寸、优良的可调光学性能、高水溶性和良好生物相容性而广泛应用于纳米医学，大量文献报导了碳点的类酶样活性及其自由基的清除能力。cds的抗氧化活性主要是由于某些官能团的性质，如伯胺和羧基等。此外，铁掺杂的碳点也可以实现多种酶活性，这是因为二价和三价铁的存在赋予了碳点更好的氧化还原酶活性。然而cds的类酶活性虽然已被证实，但仍偏低，将其作为抗氧化剂应用于生物医学领域需进一步改进。n-乙酰半胱氨酸(nac)是一种半胱氨酸前体和谷胱甘肽前体，几十年来一直用于治疗许多疾病。nac被用作研究ros在许多生理和病理过程中作用的工具，它作为ros清除剂，在各种条件下对减轻炎症和氧化应激中起着关键作用。

3、目前，关于碳点纳抗氧化应激延缓椎间盘退变相关报道极少，为了进一步提高碳点的抗氧化能力，将nac掺杂到碳点的骨架结构中可能成为一种有效策略。

技术实现思路

1、发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供了一种制备工艺简便，合成成本低、类酶活性高、生物相容性好等特点，可有效清除过量活性氧，发挥抗氧化应激作用的利用n-乙酰半胱氨酸制备碳点的方法及其产品和应用。

2、技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供了一种利用n-乙酰半胱氨酸制备碳点的方法，包括以下步骤：

3、(1)n-乙酰半胱氨酸、柠檬酸、乙二胺、fecl3·6h2o为前驱体，高温水热，冷却至室温，得到反应液；所述n-乙酰半胱氨酸、柠檬酸、乙二胺、fecl3·6h2o的摩尔质量比为：0.5～2：5：5：1；

4、(2)将步骤(1)中所述反应液进行纯化、透析、干燥，得到固态粉末状碳点。

5、其中，步骤(1)中所述高温水热时的溶液装在耐腐蚀、耐高压的容器中。

6、优选地，所述耐腐蚀、耐高压的容器为不锈钢高压釜。

7、进一步地，所述不锈钢高压釜为有聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜。

8、其中，步骤(1)中所述高温水热时保持恒温180℃，时间为10小时。

9、其中，步骤(2)中所述透析用的透析膜截留分子量为500～1000。

10、本发明还提供了所述方法制备的碳点。

11、本发明还提供了所述方法制备的碳点在制备清除活性氧物质的药物中的应用。

12、本发明还提供了所述方法制备的碳点在制备延缓髓核细胞衰老和/或保护髓核细胞的药物中的应用。

13、本发明还提供了所述方法制备的碳点在制备治疗和/或缓解椎间盘退行性疾病的药物中的应用。

14、本发明还提供了所述方法制备的碳点在制备治疗和/或缓解下腰痛的药物中的应用。

15、本发明围绕椎间盘氧化应激机制，结合基础研究手段，通过水热合成法制备一种新型碳点，即n-乙酰半胱氨酸碳点(nac-cds)，并通过体内外实验，验证制备的新型碳点能够在椎间盘退变模型中通过清除ros而发挥抗氧化应激-抗衰老作用，以期达到延缓椎间盘退变的目的。

16、本发明原理：nac原本具有一定的抗氧化活性，将其掺杂到含铁的碳点骨架中；与cds共同作用获得了更高的酶活和抗氧化能力。本发明中nac-cds的平均粒径分布在10nm以内，小尺寸和大比表面积使它们具有丰富的催化反应结合和催化位点，其化学活性的增强也有利于催化反应进行和电子的转移。nac-cds表面丰富的含氧官能团会通过静电、氢键、其他范德华力等弱相互作用与超氧阴离子结合，促进氧化还原反应。本发明的研究结果也印证了n-乙酰半胱氨酸和fecl3·6h2o的协同增效功能。

17、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：1、由抗氧化剂n-乙酰半胱氨酸参与制备碳点具有制备工艺简便，合成成本低、类酶活性高、生物相容性好等特点；2、可在体外有效清除过量活性氧，发挥抗氧化应激作用；3、能够延缓大鼠尾椎针刺损伤所导致的椎间盘退变进展；4、具备较大的研究价值和临床转化潜能。

技术特征：

1.一种利用n-乙酰半胱氨酸制备碳点的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述高温水热时的溶液装在耐腐蚀、耐高压的容器中。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述高温水热时保持恒温180℃，时间为10小时。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中所述透析用的透析膜截留分子量为500～1000。

5.权利要求1～4任一项所述的方法制备的碳点。

6.权利要求1～4任一项所述的方法制备的碳点在制备清除活性氧物质的药物中的应用。

7.权利要求1～4任一项所述的方法制备的碳点在制备延缓髓核细胞衰老和/或保护髓核细胞的药物中的应用。

8.权利要求1～4任一项所述的方法制备的碳点在制备治疗和/或缓解椎间盘退行性疾病的药物中的应用。

9.权利要求1～4任一项所述的方法制备的碳点在制备治疗和/或缓解下腰痛的药物中的应用。

技术总结
本发明公开了一种利用N‑乙酰半胱氨酸制备碳点的方法及其产品和制备清除活性氧物质、延缓髓核细胞衰老和/或保护髓核细胞、治疗和/或缓解椎间盘退行性疾病、治疗和/或缓解下腰痛的药物中的应用。本发明公开的由抗氧化剂N‑乙酰半胱氨酸参与制备碳点具有制备工艺简便，合成成本低、类酶活性高、生物相容性好等特点；可在体外有效清除过量活性氧，发挥抗氧化应激作用；能够延缓大鼠尾椎针刺损伤所导致的椎间盘退变进展；具备较大的研究价值和临床转化潜能。

技术研发人员：陈昊,王辉辉,吴尚,胡思涵,李克
受保护的技术使用者：扬州大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15