一种单线态氧控释型的碳量子点及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及癌症治疗新材料领域，具体涉及一种单线态氧(

A Single Linear Oxygen Controlled-Release Carbon Quantum Dot and Its Preparation and Application

The invention relates to the field of new materials for cancer treatment, in particular to a singlet oxygen.\uff08

【技术实现步骤摘要】
一种单线态氧控释型的碳量子点及其制备方法和应用
本专利技术属于恶性肿瘤治疗领域，具体涉及一种单线态氧控释型的碳量子点及其制备方法和应用。
技术介绍
据世界卫生组织统计，2015年癌症导致了880万人死亡。从全球情况看，近1/6的死亡由癌症造成。因此，癌症治疗在提高人类健康水平中显得尤为重要。传统的肿瘤治疗手段有外科手术、放射治疗、化学治疗，这些治疗方法对患者有较大的创伤或毒副作用，且时常治疗效果不佳。光动力疗法(PDT)是一种新型的非侵入性治疗方式，其原理是，将光敏剂输入体内，在一定时间后，以特定的波长的光照射病变部位。经过一系列的光化学反应，在分子氧的参与下产生的单线态氧(1O2)可以氧化破坏组织和肿瘤细胞中的各种生物大分子，使细胞发生不可逆的损伤，最终使细胞死亡，达到治疗的目的。肿瘤细胞的恶性增殖和肿瘤血管的畸形生长导致肿瘤组织内部氧气供应不足，肿瘤组织的乏氧环境将降低光敏剂产生单线态氧的效率并削弱氧气依赖的PDT治疗效果。此外，PDT过程中不但会消耗大量的氧气，而且会破坏肿瘤血管，阻断肿瘤部位的氧气供应，经PDT后的肿瘤组织会更加乏氧。由于肿瘤乏氧区的存在，不仅会降低肿瘤对PDT、放疗和化疗等氧气依赖的治疗技术的敏感性，还可能导致肿瘤新生血管及乏氧诱导因子的形成，诱发肿瘤细胞的复发、侵袭和转移，成为肿瘤难以治愈的根本原因。因此，改善肿瘤乏氧环境是国际医学界公认的实现肿瘤彻底治愈必须克服的重要难题。虽然有很多方法可以改善肿瘤组织内部的乏氧环境，增加肿瘤组织内部氧气的浓度，如氧气载体直接携带氧气进入肿瘤组织、利用肿瘤的特殊微环境，催化过氧化氢产生氧气等。然而氧气载体的生物相容性，进入肿瘤组织后氧气的释放效率等问题需要进一步研究，肿瘤内部的过氧化氢浓度也只有微摩尔水平，可以产生氧气的数量有限。因此，急需新材料新技术来实现恶性乏氧肿瘤的高效治疗。碳量子点(CDs)具有抗光漂白性能好、生物相容性好、无毒性、易于功能化、能够高产率制备等特性，在光电子器件、纳米催化剂、生物分析、荧光成像和光热治疗癌症等
显示其广阔的应用前景。而CDs含有大量的sp2碳，可以有效地捕获1O2，目前关于可控捕获和释放1O2的CDs的制备及其应用方面的研究还是空白。因此，探索开发基于水溶性CDs的高效、低毒、光稳定性好的治疗恶性肿瘤的新材料对人类健康、国民经济和科学研究都具有及其重要的意义。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种单线态氧控释型的碳量子点及其制备方法和应用。本专利技术的目的之一是针对目前临床上治疗癌症的主要方法如手术切除、化学疗法、放射疗法及免疫疗法带来的创伤大、风险高、具有毒副作用、免疫力降低、精神紊乱等不足，发现和提出了一种CDs用于光动力治疗的光敏材料。CDs具有激发光谱宽、光稳定性好、生物相容性好、生物稳定性高、表面易功能化修饰等优点。可以有效的在肿瘤部位积累，促进PDT在肿瘤区域的实施；术后易代谢，对病人的副作用小。本专利技术的目的之二是针对肿瘤内缺氧环境导致治疗效果差以及目前的载氧材料存在的不足与存在的问题，开发出一种不受氧气浓度水平影响的可控释放1O2的CDs。为达到上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种单线态氧控释型的碳量子点，所述碳量子点具有共轭结构，具有捕获单线态氧的能力，在一定温度条件下，将单线态氧释放出来。一种单线态氧控释型的碳量子点的制备方法，所述碳量子点以生物质或者有机物为碳源，通过溶剂热法合成。作为对本专利技术的制备方法的进一步改进，上述制备方法还包括以下步骤：步骤1，将碳源分散到第一溶液中，并加入0.001-10M的酸或碱溶液，混合均匀后超声处理10～120min得到反应液；步骤2，将反应液转入反应容器中，反应温度控制在100～300℃，反应时间0.5～48h，充分反应；步骤3，反应完后，冷却到室温，收集反应液，通过离心、过滤、透析步骤得到纯的碳量子点水溶液。作为对本专利技术的制备方法的进一步改进，将光敏剂溶液与步骤3制备所得的碳量子点溶液混合均匀后，光照激发光敏剂，产生的单线态氧被碳量子点捕获，再通过离心、透析将残留的光敏剂除去。作为对本专利技术的制备方法的进一步改进，所述生物质为秸秆类、水果类、海藻类、绿叶中的一种或两种以上混合，所述有机物为含有共轭结构的化合物中的一种或两种以上混合。作为对本专利技术的制备方法的进一步改进，所述秸秆类为玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、棉秸中的一种或两种以上混合，所述水果类为苹果皮、香蕉皮、橘子皮、火龙果皮、西瓜皮中的一种或两种以上混合，所述海藻类为海带、紫菜、裙带菜、石花菜中的一种或两种以上混合，所述绿叶为樟树叶、柳树叶、桂花树叶、白菜叶中的一种或两种以上混合；所述含有共轭结构的化合物为苯的衍生物、萘的衍生物、蒽的衍生物的一种或两种以上混合。作为对本专利技术的制备方法的进一步改进，所述步骤1中，所述第一溶液为水、四氢呋喃、甲酰胺、乙酰胺、乙醇、甲醇、聚乙二醇中的一种或两种以上混合；所述酸溶液为盐酸、次氯酸、高氯酸、氢溴酸、次溴酸、高溴酸、碘酸、次碘酸、高碘酸、氢氟酸、硼酸、硝酸、亚硝酸、醋酸、柠檬酸、硫酸、次硫酸、碳酸、磷酸、焦磷酸、次磷酸的水溶液中的一种或两种以上混合；所述碱溶液为碱金属或碱土金属的氢氧化物水溶液、磷酸盐水溶液、磷酸一氢盐水溶液、磷酸二氢盐水溶液、氨水中的一种或两种以上混合。一种单线态氧控释型的碳量子点在温度范围为30-100℃内释放出单线态氧的应用。作为对上述应用的进一步改进，将单线态氧控释型的碳量子点应用于恶性乏氧肿瘤的治疗通过上述技术方案，本专利技术技术方案的有益效果是：1)CDs的表面分布着大量的羟基、氨基、羧基等亲水基团，这一特性赋予了其优异的水溶性，可以在体液中均匀分散，避免发生聚集诱导的荧光和1O2产率降低的现象。整个治疗过程中由于CDs没有进行大量的化学修饰，其生物相容性较好；2)CDs和光敏剂能通过静电和疏水作用形成稳定的复合物，提高了光敏剂的包封率和CDs的稳定性；CDs与光敏剂分子的紧密结合，使CDs能够迅速的将光敏剂释放出1O2给捕获，提高了光动力反应的效率；3)CDs在加热或者超声的条件下，能够将捕获的1O2高效的释放出来作用于肿瘤部位，不涉及氧气的参与，能够更有效的抵抗肿瘤中的缺氧环境来弥补其带来的治疗缺陷。4)本专利技术的单线态氧控释型的碳量子点的制备方法简单易行，成本较低，将为新型光敏材料的开发研究和科学使用提供新的思路和方法，为改善肿瘤治疗提供解决问题的新途径，具有广泛的社会和经济价值。附图说明为了更清楚地说明本专利技术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，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，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为本专利技术的制备操作流程图。图2为本专利技术中的1O2可控释放的CDs的TEM图像。图3为本专利技术中以9，10-二溴蒽为原料制备的CDs，在不同光照时间后的紫外吸收峰峰值的变化图。图4为本专利技术中以9，10-二溴蒽为原料制备的CDs，光照后捕获1O2在不同温度加热下释放出1O2，用1O2分子探针ADPA检测，ADPA在400nm处的紫外吸收峰峰值的变化图。图5为本专利技术中以9，10-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单线态氧控释型的碳量子点，其特征在于，所述碳量子点具有共轭结构，具有捕获单线态氧的能力，在一定温度条件下，将单线态氧释放出来。

【技术特征摘要】
1.一种单线态氧控释型的碳量子点，其特征在于，所述碳量子点具有共轭结构，具有捕获单线态氧的能力，在一定温度条件下，将单线态氧释放出来。2.一种单线态氧控释型的碳量子点的制备方法，其特征在于，所述碳量子点以生物质或者有机物为碳源，通过溶剂热法合成。3.根据权利要求2所述的单线态氧控释型的碳量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将碳源分散到第一溶液中，并加入0.001-10M的酸或碱溶液，混合均匀后超声处理10～120min得到反应液；步骤2，将反应液转入反应容器中，反应温度控制在100～300℃，反应时间0.5～48h，充分反应；步骤3，反应完后，冷却到室温，收集反应液，通过离心、过滤、透析步骤得到纯的碳量子点水溶液。4.根据权利要求3所述的单线态氧控释型的碳量子点的制备方法，其特征在于，将光敏剂溶液与步骤3制备所得的碳量子点溶液混合均匀后，光照激发光敏剂，产生的单线态氧被碳量子点捕获，再通过离心、透析将残留的光敏剂除去。5.根据权利要求3所述的单线态氧控释型的碳量子点的制备方法，其特征在于，所述生物质为秸秆类、水果类、海藻类、绿叶中的一种或两种以上混合，所述有机物为含有共轭结构的化合物中的一种或两种以上混合。6.根据权利要求5所述的单线态氧控释型的...

【专利技术属性】
技术研发人员：蓝敏焕，胥婷，赵少静，符燕召，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43