一种红色荧光碳量子点及其制备方法和应用与流程

本发明涉及碳纳米材料，尤其涉及碳量子点，具体是一种红色荧光碳量子点及其制备方法和应用。

背景技术：

盐酸小檗碱(ber)，又称黄连素，一种异喹啉生物碱，临床主要用于肠道感染及菌痢等的治疗。目前，盐酸小檗碱的检测方法有共振瑞利散射法、紫外分光光度法、化学发光法、分子印迹电极法、毛细管电泳法、荧光光谱法等。利用氮掺杂碳量子点作为荧光探针测定盐酸小檗碱的研究尚未见文献报道。近年来，碳量子点的制备和相关应用已经成为十分活跃的研究课题，通过在碳量子点表面掺杂或嫁接不同元素与基团有望调节它的荧光发射行为。本发明首先合成氮掺杂的红色荧光碳量子点，并基于内滤效应成功检测盐酸小檗碱。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种红色荧光碳量子点及其制备方法，所述碳量子点应制备工艺简单，原料来源广泛且价格便宣，制备条件要求低且环境友好，在一般实验室均能合成，易于推广；所述碳量子点可作为荧光探针用于复方黄连素片以及血液中盐酸小檗碱的检测。

本发明提供的一种红色荧光碳量子点的制备方法，包括如下步骤：

室温下，按质量比0.001-0.01：0.15-0.30将中性红和无水乙二胺溶于水中，将溶液转移至水热反应釜中，150～250℃下反应2～7小时，过滤不溶物后得到浅红色溶液；通过500～1000da的透析袋，在容器中透析处理至少3天，即得到纯净的碳量子点的水溶液；将其冷冻干燥后得到目标碳量子点。

所述的反应温度为200～250℃，反应时间为4～6小时。

所述中性红和无水乙二胺的质量比为0.004-0.008：0.20-0.30。

上述方法制备的碳量子点作为荧光探针可用于复方黄连素片以及血液中盐酸小檗碱的检测，根据公式cmin＝3sb/s求出最低检出限为912nmol，线性范围0～1.15mmol。

所制备的碳量子点也可在细胞荧光成像中应用。

本发明的优点与效果是：

本发明通过一步水热法即可得到碳量子点溶液，合成方法简单有效，原料廉价易得，反应条件温和且环境友好，在一般条件的实验室均能完成，易于推广。所制备的碳量子点作为探针可用于复方黄连素片以及血液中盐酸小檗碱的检测。

附图说明

图1为实施例1制备的碳量子点的荧光发射光谱图

图2为实施例1制备的碳量子点的红外光谱图

图3为盐酸小檗碱淬灭实施例1制备的碳量子点的荧光光谱图

图4为盐酸小檗碱的浓度在0.30mmol/l～0.60mmol/l范围内的线性拟合曲线

图5为实施例1制备的碳量子点对盐酸小檗碱猝灭的激光共聚焦图，图中的细胞为人体肝癌细胞smmc7721

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本发明做出进一步说明，实施例给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

步骤1，室温下，将0.0059g的中性红和300μl的无水乙二胺(浓度98％)溶于20毫升水中，充分搅拌，超声得到澄清溶液。

步骤2，将溶液转移至50ml水热反应釜中。

步骤3，将水热釜置于烘箱中，200℃反应5小时，得到红色溶液。

步骤4，过滤不溶物后得到红色溶液。通过1000da的透析袋，在玻璃容器中透析处理至少3天，即得到纯净的碳量子点的水溶液。

将上述荧光碳量子点水溶液冷冻干燥后得到荧光碳量子点，其相对量子产率(以硫酸奎宁为标准)为13.2％。

性质表征见图1、2。图1为实施例1制备的碳量子点的荧光发射光谱图，可见该碳量子点的激发波长为474nm，发射波长为620nm。图2为实施例1制备的碳量子点的红外光谱图，n-cds的特征峰位于3350.08～3665.47cm^-1、2978.82cm^-1、2903.78cm^-1、1564.19cm^-1、1479.88cm^-1、1386.90cm^-1、1253.75cm^-1和1054.50cm^-1，分别对应o-h拉伸振动、-nh2、c-h、c＝c、-ch3伞状弯曲振动、c-nh和c-o-c。

实施例2

无水乙二胺为100μl，其余条件均与实施例1相同。其相对量子产率(以硫酸奎宁为标准)为10.1％。

实施例3

无水乙二胺为200μl，其余条件均与实施例1相同。其相对量子产率(以硫酸奎宁为标准)为9.88％。

实施例4

无水乙二胺为400μl，其余条件均与实施例1相同。其相对量子产率(以硫酸奎宁为标准)为10.3％。

实施例5

称取实施例1制备的碳量子点4mg，加入4ml二次水。配成1mg/ml的碳点母液。将0.3ml碳点母液和1.7ml二次水加入荧光比色杯中，然后向荧光杯中滴加盐酸小檗碱(0.01mol/l)，每次滴加10μl，并测其荧光发射光谱，见图3。图4为盐酸小檗碱的浓度在0.30mmol/l～0.60mmol/l范围内的线性拟合曲线，r²＝0.9968表明拟合程度较高。

实施例6

实施例1制备的荧光碳量子点水溶液(5ng/ml)用于标记的人体肝癌细胞smmc7721，如图5所示，细胞形态良好，可见碳量子点没有细胞毒性，可用于活细胞标记。图5为实施例1制备的碳量子点水溶液对盐酸小檗碱猝灭激光共聚焦图，从左到右依次为：明场细胞图，暗场细胞图(红色)，明场和暗场叠加图。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种红色荧光碳量子点及其制备方法和应用，属于碳纳米材料技术领域。所述碳量子点制备步骤：室温下，按质量比0.001‑0.01：0.15‑0.30将中性红和无水乙二胺溶于水中，将溶液转移至水热反应釜中，150～250℃下反应2～7小时，过滤不溶物后得到浅红色溶液；通过500～1000Da的透析袋，在容器中透析处理至少3天，即得到纯净的碳量子点的水溶液；将其冷冻干燥后得到目标碳量子点。该方法制备工艺简单，原料来源广泛且价格便宣，制备条件要求低且环境友好。制备的荧光碳量子点作为荧光探针可用于复方黄连素片以及血液中盐酸小檗碱的检测。

技术研发人员：孟雅婷;焦媛;刘洋;双少敏;董川
受保护的技术使用者：山西大学
技术研发日：2018.09.12
技术公布日：2018.12.21