一种基于阿司匹林的碳量子点及其生物应用
【技术领域】
[0001]本发明属于纳米药物技术领域，具体涉及制备一种基于阿司匹林的碳量子点，该碳量子点通过微波加热阿司匹林和水合肼即可获得，具有强荧光性质，且保留了阿司匹林的药物活性，因而可以应用于细胞成像及抗炎治疗方面。
【背景技术】
[0002]近些年来，纳米技术用于基因/药物的转运和治疗，或用作诊断探针在医学中得以应用，这种纳米技术与医学的结合称为纳米医学。而这一领域面临的核心问题是如何设计一种多功能的纳米材料，既能够用于疾病的诊断，又可用作疾病的治疗。具有荧光性质的碳量子点作为碳纳米材料家族的新成员，在纳米技术领域引起了学者的广泛关注。这些表面钝化的碳量子点尺寸通常小于10nm，由于具有稳定的荧光性质，宽激发谱和可调的发射峰位等优势被应用于生物标记。与传统的有机染料和半导体量子点相比，碳量子点具有良好的生物相容性和低毒性，因此，在纳米医学中具有良好的应用前景。
[0003]作为非留体抗炎药主要代表，阿司匹林(乙酰水杨酸)已经有上百年的历史，其作用虽已得到认可，但尚存在损伤胃肠道、水溶性差等问题。尽管对于阿司匹林的改性从未停止，但真正能被实际应用的却很少。因此，找到一种既能提高阿司匹林的水溶性，又能减轻其对胃肠道的损伤是解决这一问题的关键。
[0004]目前，碳量子点在生物医学中主要用于生物成像或药物/基因的转运，而将药物直接做成碳量子点的研宄却未见报道，对于药物做成碳量子点后生物学活性是否保留更未见研宄。如能将阿司匹林制备成碳量子点，既能改善其水溶性，又能在示踪、抗炎及防治心脑血管疾病方面具有应用前景。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种基于阿司匹林的多功能碳量子点及生物应用。通过对传统药物阿司匹林的改性，水溶性得到提高。本发明制备的碳量子点在高盐浓度和生理PH条件下非常稳定，保持了蓝色荧光，并可进入细胞核，对细胞进行有效示踪；同时还保留了阿司匹林原有的抗炎功效，在利用角叉菜胶构建的急性炎症模型中，可有效抑制炎细胞产生；此外，所制备的阿司匹林碳量子点毒性较小，在体内应用不会对肝功、肾功以及心、肝、脾、肾等脏器产生影响，可实现纳米材料具有诊治双重功效的目标。
[0006]本发明利用微波加热方法，前期将阿司匹林在水合肼的辅助作用下溶于去离子水中，微波加热后即可得到强荧光、具有药物活性的碳量子点，其尺寸分布在2?6nm。经过分离提纯后，这种碳量子点可以应用于细胞成像及抗炎治疗方面。
[0007]本发明采用的原料都是商业上可以直接买到的物质，不需要进一步处理，按照一定比例直接混合即可，因此实验操作简便，危险性小，并且具有良好的实验重复性，可以批量生产，同时得到的碳量子点具有高荧光量子效率。
[0008]本发明所述的基于阿司匹林的碳量子点的制备，包括如下步骤:(1)通过微波法制备基于阿司匹林的碳量子点；(2)对所制备的碳量子点进行分离提纯。
[0009](I)基于阿司匹林的碳量子点的制备:将1.0?2.5g阿司匹林加入到含有0.5?2mL、质量浓度98%水合肼的水溶液中，整个体系的总体积控制在10?20mL ;而后将该溶液放入微波炉中，在80?100W下加热6?10分钟，从而得到具有蓝色焚光的碳量子点；
[0010](2)碳量子点的分离提纯:向步骤⑴所制备的碳量子点中加入50?10mL去离子水中，超声分散产物，然后用分子量为1800?10000的渗析袋分离提纯所制备的碳量子点，渗析3?7天后，将渗析袋内产物用孔径为0.22?0.45 μ m的水系滤头过滤，所得产物经过旋转蒸发后浓缩至10?20mL，最后冻干浓缩液，得到棕黄色的基于阿司匹林的碳量子点粉末。
【附图说明】
[0011]图1:利用微波法制备的基于阿司匹林的碳量子点的透射电镜照片(a)，粒径尺寸分布图(b)，高分辨透射电镜照片(C)，以及粉末衍射谱图(d)，说明所制备的碳量子点尺寸分布较窄、单分散性好，具有明显的晶格；
[0012]图2:利用微波法制备的基于阿司匹林的碳量子点的紫外吸收谱图(a)，荧光激发谱(b中实线)和发射谱(b中虚线)，以及碳量子点在室光下(b中左插图)和紫外光下(b中右插图)的照片，说明所制备的碳量子点具有很强的蓝色荧光；
[0013]图3:利用微波法制备的基于阿司匹林的碳量子点的红外谱图，说明所制备的碳量子点保留了阿司匹林中的乙酰基基团；
[0014]图4:利用微波法制备的基于阿司匹林的碳量子点在不同浓度KCl盐溶液中的稳定性曲线(a)，以及在不同pH溶液中的稳定性曲线(b)，说明碳量子点具有很好的稳定性，可以应用于生物体系；
[0015]图5:利用所制备的基于阿司匹林的碳量子点与子宫颈癌细胞共培养后的共聚焦显微镜图片。波长为400nm的光激发下的暗场图片(a)，明场图片(b)，以及明场暗场叠加后图片(c)，说明碳量子点可以用于细胞成像；
[0016]图6:利用所制备的碳量子点在大鼠体内抗炎效果组织学切片结果。空白对照组(a，b，c)炎细胞层较厚，有大量炎细胞，而阿司匹林组(d，e，f)和基于阿司匹林的碳量子点组(g，h，i)炎症明显减轻，炎细胞相对减少；
[0017]图7:阿司匹林与基于阿司匹林的碳量子点对血清生化指标的影响。基于阿司匹林的碳量子点对肝脏功能指标谷丙转氨酶(a)，和谷草转氨酶(b)无明显影响，对肾功能指标尿素氮(C)和肌酐(d)也无明显影响；
[0018]图8:阿司匹林与基于阿司匹林的碳量子点对脏器的影响。腹腔注射碳量子点组大鼠的心⑴，肝(j)，脾(k)，肾(I)与空白对照组(a，b，c，d)和阿司匹林组(e，f，g，h)中的相应器官无明显组织学差异。
【具体实施方式】
[0019]下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，而不是要以此对本发明进行限制。
[0020]实施例1
[0021](I)基于阿司匹林的碳量子点的制备:将2g乙酰水杨酸加入到含有1.08mL质量浓度为98%的水合肼水溶液中，整个体系的总体积为10mL。微波功率为100W，时间为8分钟。得到具有蓝色荧光的基于阿司匹林的碳量子点。
[0022](2)碳量子点的分离提纯:向步骤⑴所制备的碳量子点中加入SOmL去离子水，超声分散产物，用分子量为3500的渗析袋分离提纯所制备的碳量子点，渗析7天后，用粒径为0.22 μ m的水系滤头过滤所得产物，经过旋转蒸发后浓缩至1mL后，冻干得到基于阿司匹林的碳量子点粉末(棕黄色)，产量约为50mg。
[0023]透射电镜下观察可见所得到的基于阿司匹林的碳量子点尺寸分布在2?6nm，如图1所示。
[0024]实施例2
[0025](I)基于阿司匹林的碳量子点的制备:将Ig乙酰水杨酸加入到含有1.08mL的98%水合肼的水溶液中，整个体系的总体积为10mL。微波功率为100W，时间为7分钟。得到具有蓝色荧光的基于阿司匹林的碳量子点。
[0026](2)碳量子点的分离提纯:向步骤⑴所制备的碳量子点中加入50mL去离子水，超声分散产物，用分子量为3500的渗析袋分离提纯所制备的碳量子点，渗析7天后，用粒径为0.22 μ m的水系滤头过滤所得产物，经过旋转蒸发后浓缩至5mL，冻干得到基于阿司匹林的碳量子点粉末(棕黄色)，产量约为30mg。所得碳量子点具有强荧光性质，如图2b所示。
[0027]实施例3
[0028](I)基于阿司匹林的碳量子点的制备:将2g乙酰水杨酸加入到含有0.54mL的98%水合肼的水溶液中，整个体系的总体积为10mL。微波功率为100W，时间为8分钟。