一种功能化修饰的荧光碳量子点及其制备方法和应用技术

本发明专利技术实施例公开了一种功能化修饰的荧光碳量子点及其制备方法和应用，该制备方法包括制备得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；再制备得到柠檬酸修饰的β‑环糊精；进而制备得到β‑环糊精‑聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；随后，制备得到马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷；进而制备得到RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷；再通过β‑环糊精‑聚乙烯亚胺修饰的碳量子点与RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷主客体自由组装得到RGD多肽‑β‑环糊精‑聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。该方法制备得到的功能化修饰的荧光碳量子点易于被干细胞摄取，提高了干细胞对荧光碳量子点的摄取率。

A functionalized fluorescent carbon quantum dot and its preparation method and Application

The embodiment of the invention discloses a functionally modified fluorescent carbon quantum dot and its preparation method and application. The preparation method includes preparing polyvinylimide modified carbon quantum dot, then preparing citric acid modified beta cyclodextrin, and then preparing beta cyclodextrin polyvinylimide modified carbon quantum dot, and then preparing maleimide polyethylene glycol diamond. Alkane; then polyethylene glycol adamantane modified by RGD polypeptide was prepared. Carbon quantum dots modified by beta cyclodextrin polyethyleneimine and polyethylene glycol adamantane modified by RGD polypeptide were assembled freely to obtain carbon quantum dots modified by RGD polypeptide, beta cyclodextrin polyethyleneimine. The functionalized fluorescent carbon quantum dots prepared by this method are easy to be ingested by stem cells, which improves the uptake rate of stem cells to fluorescent carbon quantum dots.

【技术实现步骤摘要】
一种功能化修饰的荧光碳量子点及其制备方法和应用
本专利技术涉及纳米材料
，具体涉及一种功能化修饰的荧光碳量子点及其制备方法和应用。
技术介绍
碳量子点(Carbondots,CDs)是一种尺寸在10nm以下且单分散性的荧光碳颗粒晶体，是具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应的纳米尺寸粒子。作为一种新型的半导体纳米材料，碳量子点具有优秀的光学性质，良好的水溶性、低毒性、环境友好、原料来源广、成本低、生物相容性好等诸多优点，自从碳量子点被首次发现以来，人们开发出了许多合成方法，包括电弧放电法、激光销蚀法、电化学合成法、化学氧化法、燃烧法、水热合成法、微波合成法、模板法等。碳量子点的应用广泛，在医学成像技术、环境监测、化学分析、催化剂制备、能源开发等许多的领域都有较好的应用前景干细胞移植治疗是一门先进的医学技术，为一些疑难杂症的治疗带来了希望。干细胞移植治疗是把健康的干细胞移植到患者体内，以达到修复或替换受损细胞或组织，从而达到治愈的目的；然而，由于干细胞比较难摄取纳米物质，对商品化的碳量子点的摄取效率很低，导致碳量子点在干细胞追踪中变得困难，无法准确确定干细胞的去向。
技术实现思路
本专利技术实施例的第一目的在于提供一种功能化修饰的荧光碳量子点的制备方法，通过该方法制备得到的功能化修饰的荧光碳量子点易于被干细胞摄取，提高了干细胞对荧光碳量子点的摄取率。本专利技术实施例的第二目的在于提供一种功能化修饰的荧光碳量子点，该功能化修饰的荧光碳量子点通过特定功能化的修饰易于被干细胞摄取，而且该功能化修饰的荧光碳量子点纯度高、粒径小且颗粒分布均匀。本专利技术实施例的第三目的在于提供一种功能化修饰的荧光碳量子点的应用，该应用将功能化修饰的荧光碳量子点应用在干细胞示踪成像中，能够清楚确定干细胞的去向并使得干细胞追踪更加容易。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：本专利技术实施例第一方面提供一种功能化修饰的荧光碳量子点的制备方法，该制备方法包括如下步骤：(a)将柠檬酸、聚乙烯亚胺和水混合得到混合物；(b)将混合物蒸发水分至凝胶状，添加去离子水，继续蒸发水分至凝胶状，重复上述添加去离子水，蒸发水分至凝胶状操作至凝胶状混合物变为橙色，再将橙色凝胶状混合物进行稀释、纯化得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；(c)将β-环糊精、柠檬酸和去离子水混合进行反应，反应产物进行纯化、真空干燥得到柠檬酸修饰的β-环糊精；(d)将柠檬酸修饰的β-环糊精、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺和去离子水混合、超声处理；随后，添加聚乙烯亚胺修饰的碳量子点，继续超声处理、搅拌、纯化得到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；(e)将马来酰亚胺聚乙二醇氨基与1-金刚烷甲酰氯添加到氯仿中进行反应，反应结束后，将反应溶液进行过滤、透析得到马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷；(f)向得到的马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷中添加巯基化的RGD多肽进行反应、透析、冷冻干燥得到RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷；(g)将β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点溶于水中，随后，在超声条件下，将RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷逐渐加入到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点水溶液中，通过主客体自由组装得到RGD多肽-β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。本专利技术通过上述制备方法制备得到的功能化修饰的荧光碳量子点易于被干细胞摄取，提高了干细胞对荧光碳量子点的摄取率；本专利技术通过选择特定的活化剂(1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺)能够提高柠檬酸修饰的β-环糊精的反应活性，促进充分反应，提高β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的产率以及避免副产物产生；此外，该方法制备得到的功能化修饰的荧光碳量子点纯度高、成本低。本专利技术中对各步骤中条件不做严格限制，优选地，所述步骤(a)中，柠檬酸、聚乙烯亚胺和水的质量比为(0.8-1.2)∶(0.4-0.6)∶(8-12)；优选为1∶0.5∶10。优选地，所述步骤(b)中，蒸发温度为150-180℃；去离子水添加量与步骤(a)中水的质量比为1∶(8-12)；稀释采用的溶剂为去离子水；纯化采用硅胶柱色谱法进行，所述硅胶柱色谱法采用的展开剂为0.005-0.015mol/LHCl；硅胶目数为200-300目。通过蒸发温度的控制，能够避免温度过高促使反应物质发生变质，影响产物颗粒的大小和均匀程度；并通过特定纯化方法能够提高产物纯度。优选地，所述步骤(c)中，β-环糊精、柠檬酸和去离子水的质量比为(2.5-3.5)∶(1.0-1.04)∶(1.5-2.0)；反应温度为100-110℃；反应时间为2.5-3.5h；纯化方式为萃取，萃取采用的溶剂为异丙醇；真空干燥温度为55-65℃，时间为23-25h。通过进行萃取能够去除未反应的组分和副产物，提高产品纯度。优选地，所述步骤(d)中，柠檬酸修饰的β-环糊精、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺和去离子水的质量比为(55-65)∶(25-35)∶(20-28)∶(55-65)；聚乙烯亚胺修饰的碳量子点添加量与柠檬酸修饰的β-环糊精质量比为1∶(2.5-3.5)；超声处理时间分别为25-35min，超声频率为40-60KHz；纯化采用透析袋进行，所述透析袋分子量为8000-14000；搅拌速度为150-200r/min，搅拌时间为23-25h。优选地，所述步骤(e)中，马来酰亚胺聚乙二醇氨基与1-金刚烷甲酰氯的质量比为(6-10)∶1；反应温度为45-55℃，反应时间为22-26h；透析采用分子量为3000的透析膜进行；1-金刚烷甲酰氯与氯仿的质量体积比为5∶(1.8-2.2)mg/ml。优选地，所述步骤(f)中，巯基化的RGD多肽添加量与1-金刚烷甲酰氯的质量比为9∶(95-105)；反应温度为室温，反应时间为1.5-2.5h；透析采用分子量为3000的透析膜进行；冷冻干燥时间为5-6天。优选地，所述步骤(g)中，β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点与水的质量比为(1.3-1.7)∶1；超声频率为40-60KHz；RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷添加量与β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点质量比为9∶(25-35)。本专利技术实施例第二方面提供一种功能化修饰的荧光碳量子点，该功能化修饰的荧光碳量子点由上述制备方法制备得到。该功能化修饰的荧光碳量子点通过特定功能化的修饰易于被干细胞摄取，而且该功能化修饰的荧光碳量子点纯度高、粒径小以及颗粒分布均匀。本专利技术实施例第三方面提供一种功能化修饰的荧光碳量子点在干细胞示踪成像中的应用。该应用将功能化修饰的荧光碳量子点用于干细胞示踪成像中，能够清楚、准确确定干细胞的去向并使得干细胞追踪更加容易。本专利技术实施例具有如下优点：(1)本专利技术通过特定制备方法得到的功能化修饰的荧光碳量子点易于被干细胞摄取，提高了干细胞对荧光碳量子点的摄取率。(2)根据本专利技术方法制备得到的功能化修饰的荧光碳量子点纯度高、成本低。(3)本专利技术提供的功能化修饰的荧光碳量子点粒径小且颗粒分布均匀。(4)本专利技术将功能化修饰的荧光碳量子点应用在干细胞示踪成像中，能够清楚、准确确定干细胞的去向并使得干细胞追踪更加容易。附图图1为本申请实施例1-3制备方法的流程示意图；图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种功能化修饰的荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)将柠檬酸、聚乙烯亚胺和水混合得到混合物；(b)将混合物蒸发水分至凝胶状，添加去离子水，继续蒸发水分至凝胶状，重复上述添加去离子水，蒸发水分至凝胶状操作至凝胶状混合物变为橙色，再将橙色凝胶状混合物进行稀释、纯化得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；(c)将β‑环糊精、柠檬酸和去离子水混合进行反应，反应产物进行纯化、真空干燥得到柠檬酸修饰的β‑环糊精；(d)将柠檬酸修饰的β‑环糊精、1‑乙基‑3‑(3‑二甲基氨基丙基)碳二亚胺、N‑羟基丁二酰亚胺和去离子水混合、超声处理；随后，添加聚乙烯亚胺修饰的碳量子点，继续超声处理、搅拌、纯化得到β‑环糊精‑聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；(e)将马来酰亚胺聚乙二醇氨基与1‑金刚烷甲酰氯添加到氯仿中进行反应，反应结束后，将反应溶液进行过滤、透析得到马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷；(f)向得到的马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷中添加巯基化的RGD多肽进行反应、透析、冷冻干燥得到RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷；(g)将β‑环糊精‑聚乙烯亚胺修饰的碳量子点溶于水中，随后，在超声条件下，将RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷逐渐加入到β‑环糊精‑聚乙烯亚胺修饰的碳量子点水溶液中，得到RGD多肽‑β‑环糊精‑聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。...

【技术特征摘要】
1.一种功能化修饰的荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)将柠檬酸、聚乙烯亚胺和水混合得到混合物；(b)将混合物蒸发水分至凝胶状，添加去离子水，继续蒸发水分至凝胶状，重复上述添加去离子水，蒸发水分至凝胶状操作至凝胶状混合物变为橙色，再将橙色凝胶状混合物进行稀释、纯化得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；(c)将β-环糊精、柠檬酸和去离子水混合进行反应，反应产物进行纯化、真空干燥得到柠檬酸修饰的β-环糊精；(d)将柠檬酸修饰的β-环糊精、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺和去离子水混合、超声处理；随后，添加聚乙烯亚胺修饰的碳量子点，继续超声处理、搅拌、纯化得到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；(e)将马来酰亚胺聚乙二醇氨基与1-金刚烷甲酰氯添加到氯仿中进行反应，反应结束后，将反应溶液进行过滤、透析得到马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷；(f)向得到的马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷中添加巯基化的RGD多肽进行反应、透析、冷冻干燥得到RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷；(g)将β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点溶于水中，随后，在超声条件下，将RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷逐渐加入到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点水溶液中，得到RGD多肽-β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，柠檬酸、聚乙烯亚胺和水的质量比为(0.8-1.2)∶(0.4-0.6)∶(8-12)。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中，蒸发温度为150-180℃；去离子水添加量与步骤(a)中水的质量比为1∶(8-12)；纯化采用硅胶柱色谱法进行，所述硅胶柱色谱法采用的展开剂为0.005-0.015mol/LHCl；硅胶目数为200-300目。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中，β-环糊精、柠檬酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐建斌，
申请(专利权)人：浙江大学医学院附属邵逸夫医院，
类型：发明
国别省市：浙江,33