本发明涉及荧光纳米材料制备领域，具体涉及一种传感酒精的荧光碳点、制备方法及其应用。
背景技术
酒精（乙醇）是医疗单位和家庭药箱的必备药品，是最常用的外用制剂之一。酒精不仅可以作为消毒剂，也是化妆品的组成部分，同时也是人类饮用酒的重要组成部分。资料显示,我国近几年发生的重大交通事故中,有将近三分之一是由酒后驾车引起的。为了人们的安全性，酒精泄露的检测、监控以及对酒后驾车的监测都是十分重要的。因此，急需开发快速、高效、专一性识别酒精的碳点。本发明合成的碳点即可用于酒精的测定。
20世纪末，纳米技术开始进入人们的视线，随着时间的推移，不同学科之间相互交叉、融合、渗透，纳米技术也开始不断的融入现代科学技术。通过人们对纳米技术的深入了解，纳米材料的独特的光学、电磁学、热力学等性质引起了诸多科学家的兴趣。时至今日，各种纳米材料已经在化学、物理、药学、生命科学、医学等领域取得了多项应用。碳量子点，简称碳点，是近年来飞速发展起来的一种零维荧光碳纳米材料，因其光学性质优异、毒性低、生物相容性好而在分子生物学、药物分析、细胞生物学等学科领域有着巨大的科研潜力。碳点的结构近似为球型，粒径一般在10nm左右，分子量一般也只有几千，通常由碳、氢、氧、氮这四种基本元素构成。本发明提供的碳点具有快速、高效、专一性识别酒精含量的性能。
技术实现要素：
本发明提出了一种传感酒精的荧光碳点、制备方法及其应用，以n-甲基-1,2-苯二胺二盐酸盐反应生成带有氮正电荷的碳点，对酒精有很强的响应；同时由于其碳点带有很强的正电荷和亲脂性，能够快速进入细胞进行检测。
实现本发明的技术方案是：一种传感酒精的荧光碳点，结构式如下所示：
所述的是黄色荧光碳点的制备方法，步骤如下：以n-甲基-1,2-苯二胺二盐酸盐为原料，无水乙醇为溶剂，在聚四氟乙烯内胆的高压反应釜180-200℃反应12h合成碳点，用硅胶柱层析法对粗产物进行纯化，以乙酸乙酯为洗脱剂，经真空除溶剂和进一步干燥后，最终得到纯化的碳点。
所述的黄色荧光碳点在活细胞成像中的应用。
所述活细胞为hela细胞、a549细胞等。
利用n-甲基-1,2-苯二胺二盐酸盐制备荧光碳点的合成路线如下：
所述n-甲基-1,2-苯二胺二盐酸盐溶于无水乙醇中浓度为0.25mmol。
本发明是用于检测酒精含量的荧光碳点。
上述应用具体包括：
分别测试碳点储存液（即碳点溶于无水乙醇、dmso等有机溶剂中）加入不同浓度酒精的紫外可见光谱和荧光光谱的变化，荧光的激发波长为430nm；观察紫外及荧光图谱的变化。观察碳点孵育的细胞荧光成像图的变化。
荧光光谱的变化为：以430nm光激发时，逐渐加入不同浓度酒精时，荧光强度随着酒精含量的增加而增强。
荧光成像图的变化为：用碳点母液孵育细胞，并用共聚焦显微镜，以激发波长为488nm光源激发，进行共聚焦成像。
上述应用，具体的，包括以下步骤：
（1）称取碳点，用无水乙醇或其他有机溶剂溶解，准确配制10mg/ml的碳点储存液；
（2）向比色皿中加入2ml的无水乙醇，加入不同浓度的碳点储存液，观察紫外及荧光图谱的变化；
（3）配置不同ph值（2-12）的b-r缓冲溶液，向不同ph的溶液中加入8µl的碳点储存液，观察紫外及荧光图谱的变化；
（4）向比色皿中加入2ml的不同含水量（0-100%）的酒精溶液，再加入8µl的碳点储存液，观察荧光图谱的变化
（5）向比色皿中加入2ml的含有不同酒精浓度的白酒，再加入8µl的碳点储存液，观察荧光图谱的变化；
（6）通过共聚焦显微镜对孵育好的荧光碳点的活细胞进行荧光成像。
所述步骤（2）中碳点溶液的浓度分别为0μg/ml、10μg/ml、20μg/ml、30μg/ml、40μg/ml、50μg/ml、60μg/ml、70μg/ml、80μg/ml、90μg/ml、100μg/ml。
所述步骤（5）中白酒的酒精浓度为32%、42%、52%和75%。
本发明的有益效果是：（1）碳点的合成十分简单，便于操作，且具有荧光基团，具有光稳定性好、量子产率高等优点；（2）本发明能实现对酒精的特异性检测和快速识别；（3）本发明可在活细胞中进行检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是在430nm激发下，在无水乙醇溶液中随着碳点浓度增加的紫外光谱图。
图2是在430nm激发下，在无水乙醇溶液中随着碳点浓度增加的荧光光谱图。
图3是在430nm激发下，碳点在不同ph值的b-r缓冲溶液中的紫外发射光谱图。
图4是在430nm激发下，碳点在不同ph值的b-r缓冲溶液中的荧光发射光谱图。
图5是在430nm激发下，碳点在565nm处荧光强度随ph值变化图。
图6是在430nm激发下，碳点在不同溶剂中的荧光发射光谱图。
图7是在430nm激发下，碳点在不同浓度的乙醇溶液（乙醇与水不同比例）中的荧光发射光谱图。
图8是在430nm激发下，加碳点在540nm处荧光强度随酒精浓度增加的点线图和线性关系。
图9是在430nm激发下，碳点在含有不同酒精含量的白酒中，随着浓度变化的荧光发射光谱图。
图10是在430nm激发下，荧光碳点的细胞实验研究图，(a)组和(b)组，是加入碳点孵育4小时后的明场和暗场的成像。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
碳点的合成，步骤如下：
先称取n-甲基-1,2-苯二胺二盐酸盐固体粉末0.0500g（0.256mmol），溶解于5ml无水乙醇中，将其溶液转移至聚四氟乙烯内衬的高压反应釜中，把反应釜置于烘箱中在180℃条件下加热回流12h，之后将反应釜自然冷却至室温得到棕黑色的溶液。然后用硅胶柱层析法对粗产品进行纯化。以乙酸乙酯为洗脱剂，经真空除溶剂和进一步干燥后，最终得到纯化的碳点。
实施例2
本实施例制备方法同实施例，不同的是反应釜的反应温度为190℃。
实施例3
本实施例制备方法同实施例，不同的是反应釜的反应温度为200℃。
1.碳点与不同ph值反应的荧光强度变化
配制不同ph值的b-r溶液：分别称取磷酸7.83g，乙酸4.81g，硼酸4.94g，各加入少量蒸馏水混合溶解后定容至2l。称取8.0g氢氧化钠溶液溶于1l蒸馏水中配制成浓度为0.2mol/l。在50ml三酸混合液中加入不同体积的0.2mol/l的naoh溶液，调节ph值至不同的ph。
向比色皿中加入2ml的不同ph值的b-r缓冲溶液，加入8µl的碳点储存液，测量紫外及荧光图谱。实验数据表明：如图5所示，ph在2-7之间，荧光强度随着ph增加而增加，并且很灵敏。
2.碳点对不同酒精含量的反应
向比色皿中分别加入2ml含有不同浓度的酒精，加入8µl的碳点储存液，测量荧光图谱。实验结果表明：如图7所示，随着白酒度数（即酒精含量）的增加，荧光强度呈递增的趋势。
3.碳点对白酒中酒精含量的反应
向比色皿中分别加入2ml的市售的32度，42度，52度，75度的白酒，加入8µl的碳点储存液，测量荧光图谱。实验结果表明：如图8所示，随着白酒度数（即酒精含量）的增加，荧光强度呈递增的趋势。
4.碳点的生物成像研究
在37℃，95%空气，5%二氧化碳培养箱中，将hela细胞接种到含有10%胎牛血清的激光共聚焦专用培养皿中进行培养。培育4小时后，以激发波长为488nm和552nm光源激发，进行共聚焦成像。如图9所示，在激发波长为488nm和552nm均能观察到细胞荧光响应。细胞成像数据表明，该碳点细胞渗透性优异。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。