一种靶向性铜掺杂碳点及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开一种靶向性铜掺杂碳点及其制备方法和应用，制备方法是将透明质酸和聚乙烯亚胺经一步水热法得到氮掺杂碳点，然后与铜离子简单混合得到铜掺杂碳点。本发明专利技术的制备方法操作简单、方便，原料安全易得，制备的铜掺杂碳点细胞毒性小、生物相容性好、在水溶液中具有良好的分散性，在近红外区域有良好吸收，具有良好的光热转换效率；具有良好的光敏作用，在近红外光的照射下，产生活性氧；而且能够响应还原型谷胱甘肽，恢复荧光成像。本发明专利技术制备的铜掺杂碳点可以靶向响应肿瘤微环境荧光成像介导的光热、光动力治疗，在癌症治疗领域具有广阔的应用前景。

A Targeted Copper Doped Carbon Point and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种靶向性铜掺杂碳点及其制备方法和应用
本专利技术涉及生物医药材料领域，特别是一种靶向性铜掺杂碳点及其制备方法和应用。
技术介绍
肿瘤光治疗包括光热治疗（Photothermaltherapy，PTT）和光动力治疗（Photodynamictherapy，PDT）。光热治疗通过光热转换剂将光能转化为热能消融癌细胞，光动力治疗即光动力试剂在光的照射下产生具有细胞毒性的活性氧，继而杀死癌细胞。光治疗由于其具有选择性高、副作用和耐药性可忽略、全身性毒性低，创面小等独特优点，成为一种很有发展前景的新型癌症治疗手段。然而，这一新兴研究领域还存在一些问题和不足。传统的光热治疗转换剂主要是金纳米材料和碳纳米材料，这些纳米材料一般具有成本高、制备复杂、存在生物安全性隐患、光热稳定性和肿瘤靶向性较差等不足，大大限制了上述纳米材料在光治疗等领域的实际应用。因此，开发具有制备简单、成本低、结构稳定、生物安全性可靠并且具有一定肿瘤靶向性的新型光诊疗纳米材料已近成为国内外学者的研究热点，并正引领新一轮的研究热潮。碳点具有优异的水分散性、高的光稳定性、固有的发光性、良好的生物相容性和易于合成等特性，在生物医学领域引起了广泛的关注。铜作为地球上丰富的元素，比其他贵金属便宜，铜基纳米制剂具有生物可降解性，能释放重要微量铜元素，维持人体健康，而且铜基纳米材料具有优良的光稳定性、易于修饰的表面和良好的光热特性，引起了越来越多的关注。而这其中，通过简单、经济的方法利用碳点与铜离子螯和高效地合成具有多功能性的铜基纳米材料成为当代材料化学领域的研究热点之一。近年来，多功能的铜基纳米材料的合成取得了长足的发展，而大部分合成的铜基纳米材料都未进行靶向性修饰，这使得在应用过程中铜基纳米材料没能准确到达癌细胞位置，光治疗过程存在盲目性，同时，有关铜掺杂碳点响应肿瘤微环境荧光成像介导的光热、光动力治疗尚未报道。CN109777408A“一种高荧光量子产率氮掺杂碳点及其制备方法和应用”，该方法以柠檬酸和谷氨酰胺为原料，通过微波法制备的氮掺杂碳点仅用于银离子检测。CN108822838A“铜掺杂碳量子点的制备方法及应用”，该方法利用具有饱和席夫碱平面结构Na[Cu(EDTA)]为掺杂金属碳量子点的碳源及掺杂金属，经热分解处理后，转变成铜配位的带有石墨结构的铜掺杂碳量子点，该量子点具有高的荧光产率，对大肠杆菌的杀菌率达100%。因此，制备出一种具有主动靶向的铜掺杂碳点，并研究其肿瘤光诊疗性能尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供了一种靶向性铜掺杂碳点及其制备方法和应用，该方法操作简单，成本低，有利于铜掺杂碳点的产业化推广。本专利技术一种靶向性铜掺杂碳点的制备方法，包括以下步骤：S1.称取一定量的透明质酸和聚乙烯亚胺溶于蒸馏水，搅拌均匀备用；S2.将上述溶液置于反应釜中，进行水热反应；S3.将水热法所得液体用孔径220μm微孔滤膜过滤，得到氮掺杂碳点水溶液；S4.将氮掺杂碳点水溶液与铜离子混合搅拌，透析后干燥，得到最终产物。步骤S1中，透明质酸，聚乙烯亚胺及蒸馏水的质量比为1:2:200。步骤S2中，水热反应温度为180℃，反应时间为6h。步骤S4中，氮掺杂碳点水溶液与铜离子的质量比为45:256，铜离子的浓度为0.1mol/L，透析袋用截留分子量为500-1000的纤维素透析袋透析72h。本专利技术的另一个目的是提供通过上述方法制备得到的具有靶向性的铜掺杂碳点。对制备得到的铜掺杂碳点进行研究，发现采用本专利技术方法制备的铜掺杂碳点，不仅具有CD44受体靶向性，还能够响应肿瘤微环境实现荧光成像，可用于制备光热、光动力治疗的材料。本专利技术进一步公开采用本专利技术方法制备的铜掺杂碳点在在响应肿瘤微环境荧光成像介导的光热、光动力治疗的材料中的应用。所述靶向性铜掺杂碳点在光热、光动力治疗的材料中作为药物载体的适应症为CD44高表达的癌细胞肿瘤。进一步，所述药物为液体制剂时，靶向性铜掺杂碳点浓度为200~400μg/ml。所述CD44高表达的癌细胞包括小鼠乳腺癌细胞、人的肝癌组织，实际应用时的光照时间为5~10min。透明质酸（hyaluronicacid，HA），一种酸性粘多糖，具有良好的CD44受体靶向性。而大部分的癌细胞具有CD44过表达受体。本专利技术方法利用透明质酸为碳源前体，采用温和的水热合成，有效保留HA残基，使得铜掺杂碳点具有CD44受体靶向性，而且具有过度金属铜特有的光热性能，这个优势将大大增强它在光诊疗及其他领域的应用。本专利技术的优点是：（1）本方法制备铜掺杂碳点的原料来源丰富，便宜、易得，且本方法操作简单、方便，制备条件简易；（2）通过本专利技术的方法制备得到的铜掺杂碳点细胞毒性小，在红外及近红外区域有良好吸收，具有良好的光热转换效率；在红外或近红外光的照射下，产生活性氧，具有良好的光敏作用；另外还具有良好的靶向性；（3）通过本专利技术的方法制备得到的铜掺杂碳点能够响应肿瘤微环境实现荧光成像；（4）本专利技术制备的铜掺杂碳点可以用于靶向响应肿瘤微环境荧光成像介导的光热、光动力治疗，在癌症治疗领域具有广阔的应用前景。附图说明图1为实施例铜掺杂碳点的水溶液与纯水随光照时间的对比温度变化图。图2为实施例铜掺杂碳点靶向性进入不同细胞的电感耦合等离子体质谱仪(ICP)定量检测铜元素含量图。图3为1,3-二苯基异苯并呋喃(DPBF)检测实施例的铜掺杂碳点在光照条件下活性氧产生图。图4为铜掺杂碳点的水溶液响应谷胱甘肽恢复荧光图谱。具体实施方式下面结合实施例对本
技术实现思路
作进一步的说明，但不是对本专利技术的限定。制备实施例1靶向性铜掺杂碳点的制备，包括以下步骤：S1.称取100mg透明质酸和200mg聚乙烯亚胺，加入20ml蒸馏水，搅拌使其溶解完全呈透明液体；S2.将上述溶液置于反应釜中，进行水热反应，水热温度为180℃，反应时间为6h；S3.将水热法所得液体用孔径220μm微孔滤膜过滤，得到氮掺杂碳点水溶液；S4.将S3所得氮掺杂碳点水溶液20ml与0.1M，20ml铜离子混合搅拌，用截留分子量为500-1000的纤维素透析袋透析72h，得到含靶向性铜掺杂碳点的水溶液，冷冻干燥后，得到固体的靶向性铜掺杂碳点。制备实施例2靶向性铜掺杂碳点的制备，包括以下步骤：S1.称取150mg透明质酸和300mg聚乙烯亚胺，加入30ml蒸馏水，搅拌使其溶解完全呈透明液体；S2.将上述溶液置于反应釜中，进行水热反应，水热温度为180℃，反应时间为6h；S3.将水热法所得液体用孔径220μm微孔滤膜过滤，得到氮掺杂碳点水溶液；S4.将S3所得氮掺杂碳点水溶液20ml与0.1M，20ml铜离子混合搅拌，用截留分子量为500-1000的纤维素透析袋透析72h，得到含靶向性铜掺杂碳点的水溶液，冷冻干燥后，得到固体的靶向性铜掺杂碳点。制备实施例3靶向性铜掺杂碳点的制备，包括以下步骤：S1.称取200mg透明质酸和400mg聚乙烯亚胺，加入40ml蒸馏水，搅拌使其溶解完全呈透明液体；S2.将上述溶液置于反应釜中，进行水热反应，水热温度为180℃，反应时间为6h；S3.将水热法所得液体用孔径220μm微孔滤膜过滤，得到氮掺杂碳点水溶液；S4.将S3所得氮掺杂碳点水溶液20ml与0.1M，20ml铜离子混合搅拌，用截留分子量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种靶向性铜掺杂碳点的制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1.称取一定量的透明质酸和聚乙烯亚胺溶于蒸馏水，搅拌均匀备用；S2.将上述溶液置于反应釜中，进行水热反应；S3.将水热法所得液体用孔径220 μm 微孔滤膜过滤，得到氮掺杂碳点水溶液；S4.将氮掺杂碳点水溶液与铜离子混合搅拌，透析后干燥，得到最终产物。

【技术特征摘要】
1.一种靶向性铜掺杂碳点的制备方法，其特征在于包括以下步骤：S1.称取一定量的透明质酸和聚乙烯亚胺溶于蒸馏水，搅拌均匀备用；S2.将上述溶液置于反应釜中，进行水热反应；S3.将水热法所得液体用孔径220μm微孔滤膜过滤，得到氮掺杂碳点水溶液；S4.将氮掺杂碳点水溶液与铜离子混合搅拌，透析后干燥，得到最终产物。2.根据权利要求1所述的靶向性铜掺杂碳点的制备方法，其特征在于：步骤S1中，透明质酸，聚乙烯亚胺及蒸馏水的质量比为1:2:200。3.根据权利要求1所述的靶向性铜掺杂碳点的制备方法，其特征在于：步骤S2中，水热反应温度为180℃，反应时间为6h。4.根据权利要求1所述的靶向性铜掺杂碳点的制备方法，其特征在于：步骤S4中，氮掺杂碳点水...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈星灿，张丽珍，
申请(专利权)人：广西师范大学，
类型：发明
国别省市：广西,45