一种线粒体靶向荧光碳点及其制备方法和应用

本发明涉及生物纳米材料，具体涉及一种线粒体靶向荧光碳点及其制备方法和应用。

背景技术：

1、目前，许多荧光物质种类，如荧光小分子、无机/有机纳米粒子、聚合物、贵金属纳米团簇等都被用于细胞器成像。对于线粒体定位，最常见的方法是基于静电吸附作用。这是由于线粒体具有特殊的膜电位(mmp)，内负外正的mmp更容易吸附阳离子/正电荷。通过对一些有机分子或纳米材料进行阳离子/正电荷修饰，常用的靶向基团包括有机膦/硫盐、季铵盐、过渡金属络合物、胍盐或双胍盐等。经过修饰后的探针，可以与线粒体很好的结合。然而，这些功能化以获得靶向能力的思路固然可行，但一方面造成了复杂的合成和修饰步骤，另一方面则可能给细胞器带来额外的损伤。

2、专利申请cn108504349a公开了一种罗丹明杂化碳点的制备方法及在线粒体靶向识别中的应用，该方法包括：将柠檬酸与间氨基苯酚溶于蒸馏水中，通过微波辅助水热法在160℃下处理2h，然后过滤，干燥，得到罗丹明杂化碳点。该碳点是依赖传统的静电作用靶向线粒体，带有正电荷。

3、专利申请cn106833629a公开了一种线粒体靶向荧光碳点及其制备方法和应用，该方法包括：将壳聚糖、乙二胺和巯基丁二酸溶解于稀盐酸溶液，通过水热法在180℃下反应24h得到线粒体靶向碳点。该碳点是依赖传统的静电作用靶向线粒体，带有显著的正电荷，亲水性。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的常见线粒体定位方法的合成和修饰步骤复杂及可能会损伤细胞器的问题，提供一种线粒体靶向荧光碳点及其制备方法，同时提供了所述线粒体靶向荧光碳点在作为线粒体荧光探针中的应用，该线粒体靶向荧光碳点具有良好的线粒体靶向能力，能够用于无损伤的可视化线粒体。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种线粒体靶向荧光碳点，该线粒体靶向荧光碳点由含有对氨基苯酚和有机溶剂的原料制备而成；所述线粒体靶向荧光碳点带负电荷；所述线粒体靶向荧光碳点具有两亲性；所述线粒体靶向荧光碳点的发射峰位于593nm，且其绝对荧光量子产率为62.06-64.2％。

3、优选地，所述线粒体靶向荧光碳点的粒径为1.09-5.04nm，平均粒径为2.36-2.93nm。

4、优选地，对氨基苯酚和有机溶剂的用量比为1g：720-820ml。

5、优选地，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或两种以上。

6、本发明第二方面提供了一种制备线粒体靶向荧光碳点的方法，该方法包括以下步骤：

7、(1)将对氨基苯酚溶解于有机溶剂中，然后将得到的混合溶液的ph值调节至3-5后进行溶剂热反应，得到碳点初产物；

8、(2)将碳点初产物进行分离纯化，得到线粒体靶向荧光碳点水溶液。

9、优选地，步骤(1)中，对氨基苯酚与有机溶剂的用量比为1g：720-820ml。

10、优选地，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或两种以上。

11、优选地，步骤(1)中，所述溶剂热反应的条件包括：温度为160-200℃，时间为0.5-5h。

12、优选地，步骤(2)中，所述分离纯化包括：过滤、萃取和薄层色谱分离。

13、本发明第三方面提供了一种由前文所述的方法制备的线粒体靶向荧光碳点。

14、本发明第四方面提供了一种前文所述的线粒体靶向荧光碳点在作为线粒体荧光探针中的应用。

15、通过上述技术方案，本发明的有益效果主要在于：

16、(1)本发明制备方法操作简单、原料低廉易得，制备的线粒体靶向荧光碳点带负电荷。

17、(2)本发明所制备的线粒体靶向荧光碳点表现出优异的线粒体靶向成像，在不同细胞系中都具有良好的线粒体靶向能力。

18、(3)本发明所制备的线粒体靶向荧光碳点具有较强的发射荧光的能力，其绝对荧光量子产率达到64.2％。

19、(4)本发明所制备的线粒体靶向荧光碳点表现出较好的两亲性，既可以溶解在脂介质中又可以溶解在水中。

20、(5)本发明所制备的线粒体靶向荧光碳点具有良好的生物相容性，其定位线粒体后对细胞的正常的生理功能几乎不产生伤害。

技术特征：

1.一种线粒体靶向荧光碳点，其特征在于，该线粒体靶向荧光碳点由含有对氨基苯酚和有机溶剂的原料制备而成；所述线粒体靶向荧光碳点带负电荷；所述线粒体靶向荧光碳点具有两亲性；所述线粒体靶向荧光碳点的发射峰位于593nm，且其绝对荧光量子产率为62.06-64.2％。

2.根据权利要求1所述的线粒体靶向荧光碳点，其特征在于，所述线粒体靶向荧光碳点的粒径为1.09-5.04nm，平均粒径为2.36-2.93nm。

3.根据权利要求1或2所述的线粒体靶向荧光碳点，其特征在于，对氨基苯酚和有机溶剂的用量比为1g：720-820ml。

4.根据权利要求3所述的线粒体靶向荧光碳点，其特征在于，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇和乙二醇中的一种或两种以上。

5.一种制备线粒体靶向荧光碳点的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，对氨基苯酚与有机溶剂的用量比为1g：720-820ml；

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述溶剂热反应的条件包括：温度为160-200℃，时间为0.5-5h。

8.根据权利要求5-7中任意一项所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述分离纯化包括：过滤、萃取和薄层色谱分离。

9.由权利要求5-8中任意一项所述的方法制备的线粒体靶向荧光碳点。

10.权利要求1-4和9中任意一项所述的线粒体靶向荧光碳点在作为线粒体荧光探针中的应用。

技术总结
本发明涉及生物纳米材料技术领域，公开了一种线粒体靶向荧光碳点及其制备方法和应用。该线粒体靶向荧光碳点由含有对氨基苯酚和有机溶剂的原料制备而成。另外，线粒体靶向荧光碳点的制备方法包括：(1)将对氨基苯酚溶解于有机溶剂中，然后将得到的混合溶液的pH值调节至3‑5后进行溶剂热反应，得到线粒体靶向荧光碳点初产物；(2)将线粒体靶向荧光碳点初产物进行分离纯化，得到线粒体靶向荧光碳点水溶液。该制备方法操作简单、成本低廉，制备出的线粒体靶向荧光碳点通过疏水作用和氢键作用而非传统的静电作用表现出高选择性的线粒体靶向，能够用于无损伤的可视化线粒体。

技术研发人员：夏云生,林梦瑶,郭阁,汪宜,续艳丽,黄天力
受保护的技术使用者：安徽师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16