寡核苷酸功能化熒光納米碳點(diǎn)、其制備方法及用圖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種寡核巧酸功能化英光納米碳 點(diǎn)、其制備方法及用途。本發(fā)明還涉及W巧樣酸為碳源、末端經(jīng)駿基修飾的英光納米碳點(diǎn)及 其用途。
【背景技術(shù)】
[0002] 英光納米碳點(diǎn)（簡(jiǎn)稱(chēng)碳點(diǎn)或英光碳點(diǎn)，CarbonDots,CDots)是指分立 的、球形或準(zhǔn)球形的碳主體納米粒子，粒徑一般在10皿W下（Angew化emInt Ed2010, 49 (38)，6726-6744)，具有英光穩(wěn)定性高，無(wú)閃爍現(xiàn)象，激發(fā)波長(zhǎng)和發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào) 控，生物相容性好，毒性低，分子量和粒徑小，合成方法簡(jiǎn)單易行，操作安全等特點(diǎn)。和傳統(tǒng) 量子點(diǎn)相比，英光納米碳點(diǎn)在化學(xué)穩(wěn)定性和生物兼容性上都具有很高的優(yōu)勢(shì)。在生物標(biāo)記、 生物成像、光電器件應(yīng)用領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 目前相關(guān)英光納米碳點(diǎn)的制備方法主要有"自上而下"或"自下而上"兩種途徑， 前者主要包括弧光放電灰化法、電化學(xué)合成法、激光燒蝕法等，后者主要包括灰貶水解法、 高溫碳化法、超聲處理法、微波輔助法、酸解法、水熱法、模板制備法等。但目前針對(duì)英光 納米碳點(diǎn)的研究較之其它碳材料如碳納米管、富勒帰的研究尚未深入，缺乏簡(jiǎn)單高效的 合成方法，英光效率尚需提高，另外，其發(fā)光機(jī)理、表面配基對(duì)英光的貢獻(xiàn)等尚不明確，均 限制了英光納米碳點(diǎn)的廣泛應(yīng)用。例如，S.C.Ray等使用蠟燭灰沉積后硝酸水解方法，首 次制備得到了mg級(jí)的水溶性英光納米碳點(diǎn)，但其英光量子產(chǎn)率僅約3% (J.Phys.化em. C2009, 113, 18546-18551)化化ng等使用糖為碳源，酸水解后W二胺類(lèi)物質(zhì)有效純化得到 的英光納米碳點(diǎn)，其英光量子產(chǎn)率僅提高至13% (化em.Mater. 2009, 21，563-5565)等；另 夕F，基于CDots的高度生物相容性，發(fā)展功能性、祀向性的英光納米碳點(diǎn)成為頗受關(guān)注的研 究熱點(diǎn)，但目前該技術(shù)仍處于初始發(fā)展階段。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過(guò)大量實(shí)驗(yàn)研究，制備得到了英光納米碳點(diǎn)和寡核巧酸功能化 英光納米碳點(diǎn)，其制備方法簡(jiǎn)單、高效，由此完成了本發(fā)明。
[0005] 本發(fā)明第一方面涉及寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)，其在英光納米碳點(diǎn)上偶聯(lián)有 寡核巧酸片段。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)的寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)，所述的英光納米碳 點(diǎn)可W通過(guò)多種方式與寡核巧酸片段偶聯(lián)。所述方式?jīng)Q定于英光納米碳點(diǎn)和寡核巧酸功片 段的末端修飾方式，例如所述英光納米碳點(diǎn)可W具有駿基修飾末端，例如所述寡核巧酸片 段可^具有氨基（-畑2)、居基氨基（-畑(0巧）、阱基（-畑畑)、琉基（-5巧或醒基（-〇10)修 飾末端。并且所述英光納米碳點(diǎn)與寡核巧酸片段的偶聯(lián)方法為本領(lǐng)域所公知，例如可W通 過(guò)偶聯(lián)劑進(jìn)行偶聯(lián)。
[0007] 所述偶聯(lián)劑為本領(lǐng)域所公知，其可W根據(jù)英光納米碳點(diǎn)和寡核巧酸片段的末端 修飾方式進(jìn)行選擇，例如當(dāng)用于連接駿基和氨基末端時(shí)，所述偶聯(lián)劑可W為邸Cd-己 基-3- (3-二甲基氨丙基）-碳化二亞胺），或者邸C/ (SUlfo-)N服(N-居基（硫代）玻巧醜 亞胺），或者DCC(N，N'-二環(huán)己基碳二亞胺），或者DCC/NHS，或者DCC/HOBt(1-居基苯并H 氮哇）等。當(dāng)用于連接駿基和居基氨基時(shí)，所述偶聯(lián)劑可W選自邸C或邸C/N服。當(dāng)用于連 接駿基和阱基時(shí)，所述偶聯(lián)劑可選自邸C或邸C/NHS。當(dāng)用于連接駿基和琉基時(shí)，所述偶聯(lián) 劑可W為兩步偶聯(lián)劑，第一步可選自邸C或邸C/(SUl化-)畑S，第二步可選自PDEA(2-2 (口比 巧二硫）己胺）；也可W為H步偶聯(lián)劑，第一步可選自邸C或邸C/(SUl化-)N服，第二步可 選自己二胺，第H步可選自SUl化-GMBS(N- (4-馬來(lái)醜亞胺氧化了醜）-玻巧醜亞胺礙酸鋼 鹽）。當(dāng)用于連接駿基和醒基時(shí)，偶聯(lián)劑可選自邸C或邸C/(SUl化-)畑SW及阱（畑2畑2)。 [000引在本發(fā)明的實(shí)施方案中，所述的英光納米碳點(diǎn)通過(guò)醜胺鍵（-C0-NH-)與寡核巧酸 片段偶聯(lián)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)的寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)，其是具有駿基末端 的英光納米碳點(diǎn)和具有氨基末端的寡核巧酸片段通過(guò)偶聯(lián)制備得到。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)的寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)，其中所述的英光納 米碳點(diǎn)W巧樣酸為碳源。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)的寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)，其中所述的英光納 米碳點(diǎn)按照W下方法制備得到：
[001引a)取適量巧樣酸，進(jìn)行加熱，溫度從室溫W均勻速率（例如2-2(TC/min、例如 2°C/min、5°C/minUCrC/min、2(TC/min)上升至 150-300°C，例如 200°C-250°C，保持于該 溫度使巧樣酸完全碳化（例如碳化I. 5-化，例如化)，得到碳化物；
[0013] b)或者取適量巧樣酸，用水溶解得到巧樣酸水溶液，加熱至180-26(TC，例如 20(TC-240°C，水熱反應(yīng)1. 5-化，例如化；
[0014] C)取步驟a)得到的碳化物，用水溶解，得到溶液；
[001引d)取步驟b)或C)得到的溶液，經(jīng)適宜孔徑濾膜過(guò)濾后，W截止分子量為1000 -3000(例如1000)的透析膜進(jìn)行透析；
[0016] e)收集透析液，凍干，得到固體，該固體即為英光納米碳點(diǎn)（或稱(chēng)為英光納米碳點(diǎn) 材料），任選地，W水溶解配制得到英光納米碳點(diǎn)溶液。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)的寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)，其中步驟a)中所 述的碳化的方法為本領(lǐng)域所公知，例如可W利用合適的惰性耐熱容器進(jìn)行加熱。在本發(fā)明 的實(shí)施方案中，所述碳化的方法為在瓷巧巧中進(jìn)行加熱。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)的寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)，其中步驟b)中的 巧樣酸水溶液的濃度可W為較濃溶液（例如> 0. 2M)直至飽和溶液，例如為0. 5M。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)的寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)，其中步驟b)中對(duì) 溶液加熱的方法為本領(lǐng)域所公知，例如可W利用任一密閉反應(yīng)裝置進(jìn)行加熱反應(yīng)。在本發(fā) 明的實(shí)施方案中，在密閉水熱蓋中進(jìn)行加熱。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)的寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)，其中步驟C)中溶 解碳化物時(shí)，可W根據(jù)實(shí)際溶解情況進(jìn)行反復(fù)溶解，或者超聲溶解。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)的寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)，其中步驟d)中的 適宜孔徑是指可濾去細(xì)小不溶性顆粒物的孔徑，例如孔徑為0. 45Um或0. 22Um。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)的寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)，其中所述的寡核巧 酸片段長(zhǎng)度為5-2(K)nt，例如為lO-lOOnt，例如為20-8化t。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)的寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)，其粒徑為1-lOOnm， 例如為10-30nm，例如為20-30nm。
[0024] 在本發(fā)明中，制備溶液時(shí)所用的水為本領(lǐng)域所公知，例如可W為超純水、去離子水 等。
[00巧]在本發(fā)明中，混勻溶液的方法為本領(lǐng)域所公知，例如可W采用均勻振蕩的方式。
[0026] 本發(fā)明第二方面涉及本發(fā)明第一方面任一項(xiàng)的寡核巧酸功能化英光納米碳點(diǎn)的 制備方法，其包括W下步驟：
[0027] 1)取適量末端修飾（例如末端氨基、居基氨基、阱基、琉基或醒基修飾）的寡核巧 酸片段，溶于適宜的中性兩性電解質(zhì)緩沖液中，加熱變性后迅速冷卻；
[0028] 2)取適量末端經(jīng)駿基修飾的英光納米碳點(diǎn)溶液，加入到經(jīng)步驟1)處理后的寡核 巧酸溶液中，混勻，任選地，在加入到寡核巧酸溶液前還包括對(duì)英光納米碳點(diǎn)溶液進(jìn)行預(yù)超 聲分散的步驟；
[0029] 3)加入適量偶聯(lián)劑（例如為邸C、邸C/(sulf〇-)畑S、DCC、DCC/(sulf〇-)MS、DCC/ 冊(cè)Bt、邸C/(sulf〇-)畑S+PDEA、邸C/(sulf〇-)畑S+ 己二胺 +sulfo-GMBS或邸C/(sulf〇-) NHS/阱），反應(yīng)一段時(shí)間，去除反應(yīng)后的溶液中未反應(yīng)的碳點(diǎn)及過(guò)量偶聯(lián)劑，即得到寡核巧 酸功能化英光納米碳點(diǎn)。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明第二方面任一項(xiàng)的制備方法，其中所述的中性兩性電解質(zhì)緩沖液可W 根據(jù)具體的反應(yīng)類(lèi)型進(jìn)行選擇，例如是指不含伯胺基團(tuán)，pH范圍在6. 0-7. 5之間的緩沖液， 例如可W是2-(N-嗎啡晰）己礙酸（ME巧溶液或肥陽(yáng)S溶液，其濃度例如可W為0.IM;緩 沖液中可W加入適量的中性鹽；在本發(fā)明的實(shí)施方案中，所述緩沖液為含0.IM的MES，0. 5M 化Cl,P冊(cè).5的溶液。
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