一种具有抗癌生物活性的碳点及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳点及其制备方法与应用。该碳点是按照包括下述步骤的方法制备得到的：采用脉冲电解法或激光辐照法制备成碳点；所述碳点，其粒度小于1000nm；其组成成分中碳原子的个数大于50％。该碳点具有诱导肿瘤细胞凋亡的效果。对正常的人外周淋巴细胞也没有任何毒副作用。体内外的研究证明，该材料能够显著抑制肿瘤细胞的生长，诱导癌症细胞死亡；在裸鼠移植瘤的模型中，明显抑制肿瘤的生长，并对小鼠的重要器官没有明显影响。对小鼠的重要器官没有明显影响。

【技术实现步骤摘要】
一种具有抗癌生物活性的碳点及制备方法


[0001]本专利技术属于医药领域，具体涉及一种具有抗癌活性碳点及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]多年来癌症的诊断和治疗一直是各国重点开展的研究领域，虽然在抗癌的药物和方法两方面都不断取得进展和突破，到目前为止，癌症仍然是威胁人类生命和健康的重大疾患之一。目前癌症的治疗手段主要有手术切除、放射治疗、化学治疗以及免疫治疗等，不能达到人们期望的效果。手术切除不仅造成对身体的程度不同的损伤，而且对已处于癌细胞扩散状态的患者往往不具备手术治疗的条件。放射治疗、化学治疗以及免疫治疗等在治疗过程中不仅治愈效果有限，而且普遍存在毒副作用。因此，面对癌症发病率的不断提升，需要开发低毒副作用或无毒副作用的抗癌药物。
[0003]研究文献报道小于一定尺寸的碳点可以到达细胞膜和细胞质，不同粒径的碳点能够到达细胞内的部位，可用不同粒径的碳点标记细胞的不同部位。利用碳点与癌细胞融合成像后研究的实验结果表明：在与细胞孵育后碳点能成功进入细胞。对碳点表面进行特定修饰后，碳点能更好地与癌细胞结合。目前的研究仅局限在利用碳点具有的这些特性对癌细胞的标记和成像试剂。由于碳点癌细胞器官和部位的普遍作用特性，其对细胞的生理过程也将产生影响。但碳点对癌细胞生物活性产生影响的研究未见报道。

技术实现思路

[0004]本专利技术的一个目的是提供一种具有抗癌生理活性的碳点。
[0005]所述碳点是通过激光辐照或电解法将石墨制备成碳点。
[0006]所述激光辐照法具体可为脉冲激光辐照；所述电解法具体可为脉冲电解法。
[0007]所述石墨可为天然石墨或人造石墨，所述石墨的形状不限，可为片状、块状或粉状。
[0008]本专利技术所制备的碳点的粒径为小于1000纳米的以碳元素为主的颗粒。
[0009]本专利技术所制备的碳点，其组成成分中碳原子百分比大于50％。所述碳点内部和表面可含有水、其他元素或官能团(如含氧官能团-OH、C-O-C等)。
[0010]根据本专利技术的一个实施方式，采用如下方法制备碳点胶体溶液，具体包括下述步骤：
[0011]将所述石墨结构碳制成电极浸入水或含有电解质的水溶液中，采用平均电压1-10V和平均电流1-30A的20KHz-40KHz脉冲电流或电化学循环伏安扫描，利用蒸馏水或饮用水中的离子氢离子、氢氧根离子或其它带有正电或负电的离子从石墨结构原料电极材料的缺陷处剥落碳点，得到碳点溶胶。
[0012]根据本专利技术的一个实施方式，采用如下方法制备碳点胶体溶液，具体包括下述步骤：
[0013]用激光辐照水或乙醇等有机溶剂的石墨粉悬浊液，石墨粉作为激光辐照靶材，激
光辐照在溶剂中靶材与溶液界面处，脉冲激光对靶材消融,制成碳点溶胶。
[0014]所述石墨粉悬浊液中石墨粉的浓度为10-1000mg/l。
[0015]所述激光波长为532nm，10ns的激光；所述辐照的时间为0.5-10小时，也可连续照射。所述辐照的时间根据辐照的石墨的量进行调节。如果辐照的量大，可以适当延长辐照时间。
[0016]本专利技术的再一个目的是提供上述碳点以及碳点胶体溶液的应用。
[0017]本专利技术所提供的应用是碳点和/或碳点胶体溶液在制备预防和/或治疗癌症药物中的应用，或在制备抑制癌细胞增殖药物中的应用。
[0018]所述的癌症包括本领域中已知的各种癌症(实体癌或非实体癌)，包括但不限于：肝癌、骨肉瘤、淋巴癌、骨髓瘤、宫颈癌、结肠癌、非小细胞肺癌、乳腺癌、食管癌、白血病。
[0019]所述的癌细胞包括肝癌细胞、骨肉瘤细胞、淋巴瘤细胞、骨髓瘤细胞、宫颈癌细胞、结肠癌细胞、非小细胞肺癌细胞、乳腺癌细胞、食管癌细胞、白血病细胞。
[0020]所述肝癌细胞具体可为人肝癌HepG2细胞；所述骨肉瘤细胞具体可为骨肉瘤143B细胞。
[0021]以碳点和/或碳点胶体溶液为活性成分制备的预防和/或治疗癌症的药物也属于本专利技术的保护范围。
[0022]所述预防和/或治疗癌症的药物可通过注射、喷射、滴鼻、滴眼、渗透、吸收、物理或化学介导的方法导入机体如肌肉、皮内、皮下、静脉、粘膜组织；或是被其他物质混合或包裹后导入机体。
[0023]需要的时候，在上述药物中还可以加入一种或多种药学上可接受的载体。所述载体包括药学领域常规的稀释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、湿润剂、崩解剂、吸收促进剂、表面活性剂、吸附载体、润滑剂等。
[0024]上述药物可以制成注射液、片剂、粉剂、颗粒剂、胶囊、口服液、膏剂、霜剂等多种形式。上述各种剂型的药物均可以按照药学领域的常规方法制备。
[0025]本专利技术的优点：碳点以简单的材料来源，低廉的制作成本，快速合成，具有水溶性好和生物毒性低，良好的生物相容性，环境友好等优点，并且由于其颗粒尺度小，其在细胞中迁移快，也能可以通过肾脏排出体外，整个实验过程中没有表现出毒性反应。由于本专利技术具有以上所述的许多优点，在抗癌领域中有广阔的应用前景。
[0026]本专利技术的体内外实验研究证明，碳点能够显著抑制肿瘤细胞的生长，诱导癌症细胞死亡，在裸鼠移植瘤的模型中，明显抑制肿瘤的生长，但对小鼠的重要器官没有明显影响，相反能够提供重要的保护作用。对正常的人外周淋巴细胞也没有任何毒副作用；通过自愿的形式，给予大量各类末期肿瘤病人口服，取得了很好的临床效果。
[0027]研究表明其对癌细胞的抑制机理为：通体外细胞实验可以得出碳点对不同恶性程度的肿瘤细胞表现出了时间-剂量依赖性的细胞毒性，说明碳点可通过某种途径引起肿瘤细胞的死亡，综合现有对碳点的研究，碳点可通过经典的线粒体凋亡通路诱发肿瘤细胞的凋亡(图4)。
附图说明
[0028]图1为采用石墨脉冲电解法制备的碳点透射电镜照片
[0029]图2为石墨脉冲电解法制备的碳点红外吸收光谱(傅里叶红外光谱)。
[0030]图3为脉冲电解法制备的碳点Emission Wavelength发射光谱。
[0031]图4为脉冲电解法制备的碳点Excitation Wavelength激发光谱。
[0032]图5为采用石墨脉冲激光辐照法制备的碳点透射电镜照片
[0033]图6为石墨脉冲激光辐照制备的碳点红外吸收光谱(傅里叶红外光谱)。
[0034]图7为脉冲激光辐照法制备的碳点Emission Wavelength发射光谱。
[0035]图8为脉冲激光辐照法制备的碳点Excitation Wavelength激发光谱。
[0036]图9碳量子点溶胶的浓度和处理时间对人体肝癌细胞(HepG2)的体外细胞毒性的影响。
[0037]图10为脉冲电解法制备的碳点线粒体凋亡通路。
[0038]图11为CCK-8法测定脉冲电解法制备的碳点对HepG2细胞的细胞毒性。
[0039]图12为CCK-8法测定脉冲电解法制备的碳点对143B细胞的细胞毒性。
[0040]图13为胃灌脉冲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种碳点的制备方法，包括下述步骤：采用激光辐照法或脉冲电解法将石墨制备成碳点。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：采用脉冲电解法制备碳点的具体方法包括下述步骤：将石墨制成电极浸入水或含有电解质的水溶液中，采用平均电压1-50V和平均电流1-30A的10KHz-60KHz脉冲电流或电化学循环伏安扫描，利用水中的离子从石墨结构原料电极材料的缺陷处剥落碳点，制成碳点溶胶。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：采用激光辐照法制备碳点的具体方法包括下述步骤：用激光辐照水或有机溶剂的石墨粉悬浊液，将石墨粉作为靶材，采用激光在溶剂中辐照靶材与溶液界面处,利用脉冲激光对靶材消融，制成碳点溶胶。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述脉冲激光波长为532nm,1...

【专利技术属性】
技术研发人员：张涛，王雅泓，曹永平，郭一民，左磊，李卓扬，
申请(专利权)人：哈尔滨成程生命与物质研究所，
类型：发明
国别省市：