一种细胞衍生荧光碳纳米片及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种细胞衍生荧光碳纳米片及其制备方法和应用，该细胞衍生荧光碳纳米片通过肿瘤细胞与去离子水通过水热反应形成。本发明专利技术合成的细胞衍生荧光碳纳米片具有高荧光和量子产率，形貌较均一，荧光稳定性好，并且具有良好的生物相容性以及光热性能；同时本发明专利技术的制备方法简单方便，原料来源广，成本低，适用于工业化生产应用。通过增大激发波长，本发明专利技术制备的细胞衍生荧光碳纳米片发生明显的红移现象，展现出良好的激发波长依赖的荧光光谱性质等优点。基于各种优良特性可以用于制备成荧光探针作为荧光标记物应用于细胞成像，其良好的光热转化效率可用于机体或细胞的光热治疗。的光热转化效率可用于机体或细胞的光热治疗。的光热转化效率可用于机体或细胞的光热治疗。

【技术实现步骤摘要】
一种细胞衍生荧光碳纳米片及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于化学纳米材料领域，具体涉及一种细胞衍生荧光碳纳米片及其制备方法和在细胞成像及肿瘤治疗中的应用。

技术介绍

[0002]近年来，非金属碳基纳米材料如石墨烯、碳纳米管、石墨烯量子点、碳点等由于具有毒性低、水溶性好、化学活性低和荧光性质稳定等优势而在癌症诊断和治疗领域展现出了广阔的应用前景。其中二维结构的碳纳米材料如石墨烯是一种由单层碳原子以sp2杂化轨道组成的六角型蜂巢状平面薄膜，其价带和导带相交于费米能级处，是能隙为零的半导体。然而，微米级以上尺寸石墨烯的载流子作为无质量的狄拉克粒子无法通过简单的静电势调节进行限制，不具有发光性。而当石墨烯的二维侧向尺寸缩小至100nm以内后便具有量子约束电子状态，称之为石墨烯量子点(graphene quantum dots,GQDs)。GQDs的荧光性质是其最重要的性质之一。其次，由于具有良好的水溶性、较低的细胞毒性、较大的比表面积，且可以通过π
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π堆积作用、疏水
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疏水作用、氢键作用以及范德华作用力与多种化合物结合，二维的碳纳米材料可有效负载和输送药物分子的载体。另外，由于具有宽吸收，这些二维的碳纳米材料还可用于肿瘤的光热治疗。目前，二维荧光碳纳米材料的制备方法大体上可归为两类：自上而下法和自下而上法。自上而下法是将石墨烯、碳纳米管或富勒烯等碳材料通过化学或物理方法切割成具有有荧光性质的石墨烯量子点。主要包括强酸氧化法、水热/溶剂热法、电化学氧化法和超声/微波辅助氧化法等。自下而上的方法是指以有机小分子化合物为原料，通过缩聚或碳化等化学反应合成出二维荧光碳纳米材料，具体包括聚苯前驱体环化脱氢法和有机小分子的碳化法。但这些方法制备的二维荧光碳纳米材料在进行生物应用时都会引入外源性的碳纳米材料，其毒性以及对生物体长期的影响仍然影响着这些二维荧光碳纳米材料的进一步应用。因此，需要发展更多的方法来制备内源非毒性的二维碳纳米材料。

技术实现思路

[0003]专利技术目的：针对现有技术存在的问题，本专利技术以内源性的细胞为原料制备了一种细胞衍生荧光碳纳米片，该细胞衍生荧光碳纳米片具有高的荧光量子产率，良好的荧光稳定性，无毒性，制备成本低，方法简易，并且此二维碳纳米材料可以用于肿瘤光热治疗。
[0004]本专利技术还提供一种细胞衍生荧光碳纳米片的制备方法和应用。
[0005]技术方案：为了实现上述目的，本专利技术所述的一种细胞衍生荧光碳纳米片，由肿瘤细胞与去离子水水热反应，使得肿瘤细胞的细胞膜的磷脂双分子层经过高温碳化而形成。。
[0006]其中，所述肿瘤细胞包括Hela、MCF
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7、4T1、HepG2等癌细胞。
[0007]其中，肿瘤细胞为在DMEM培养基中生长至对数阶段的肿瘤细胞。
[0008]本专利技术所述细胞衍生荧光碳纳米片为二维结构的纳米片状物，直径100
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120nm；厚度在3
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5nm；且掺杂N、P元素。
[0009]其中，所述细胞衍生荧光碳纳米片具有荧光性能，在450nm
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500nm波长附近具有强的荧光发射峰。
[0010]本专利技术所述的荧光碳纳米片的制备方法，包括如下步骤：
[0011](1)将培养的肿瘤细胞溶于去离子水中，经过水热反应，然后停止加热，冷却，取出反应溶液，抽滤得到细胞衍生荧光碳纳米片水溶液；
[0012](2)将步骤(1)中细胞衍生荧光碳纳米片水溶液冷冻干燥获得的固体粉末为细胞衍生荧光碳纳米片。
[0013]其中，步骤(1)中肿瘤细胞与适量去离子水混合，其质量比为1：5
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10，细胞充分分散在去离子水中；优先比例为1：5。
[0014]其中，步骤(1)所述水热反应的反应温度160
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200℃，时间为20
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24小时。
[0015]作为优选，水热反应的反应温度180℃，时间为22小时。
[0016]本专利技术所述的荧光碳纳米片在制备细胞成像的试剂中的应用。
[0017]本专利技术所述的荧光碳纳米片在制备肿瘤治疗的药物或者试剂中的应用。
[0018]其中，所述应用包括细胞衍生荧光碳纳米片制备成生物荧光探针或制备成载体应用于PTT。
[0019]本专利技术的利用肿瘤细胞与去离子水混合，在水热反应釜中高温进行反应。制得了细胞衍生荧光碳纳米片，合成的纳米片的荧光波长发射波长有大幅红移；同时，合成的荧光碳纳米片具有极好的生物相容性、良好的化学成分、可调的荧光发射、容易进行功能化和卓越的物理化学和光化学稳定性，可应用于生物成像领域，尤其是细胞成像领域。
[0020]本专利技术是肿瘤细胞与去离子水直接与在高温下通过水热反应合成纳米片，形成的纳米片由于是细胞与去离子水直接反应所得，无其他任何化学试剂，肿瘤细胞不仅生长速度快，并且其细胞膜的磷脂双分子层经高温碳化后形成N/P共掺杂的碳纳米片，同时，由于这类纳米片具有极好的光热效应，相比于普通金属纳米光热试剂，具有更好的生物相容性。
[0021]本专利技术制备的是一种二维结构的荧光碳纳米片，是由肿瘤细胞膜磷脂双分子层经高温碳化形成，由于细胞膜含有N/P，因此所制备的材料是由N/P共掺杂的荧光碳纳米片。在各种光热试剂(PTA)中，本专利技术的细胞衍生二维纳米片材料因具有极好的生物相容性、高的荧光效应以及良好的光热转化能力而有望成为新型的肿瘤诊疗一体化材料。本专利技术制备合成的荧光碳纳米片是一种二维碳纳米片，具有无毒性，荧光量子产率高，荧光稳定性好，制备成本较低，方法简易等优势，另外，此二维纳米材料可用于肿瘤光热治疗，在小鼠模型中取得了良好的疗效。并且，二维结构的碳纳米片有望成为化疗药物的优良载体，用于肿瘤的光热疗与化疗协同治疗。
[0022]本专利技术首次提出一种基于肿瘤细胞的细胞衍生荧光碳纳米片，其原材料选择简单自生物体，取自于细胞，无毒性，有利于生物应用，制备方法简单，与去离子水水热反应即可，通过细胞膜磷脂双分子层高温碳化，得到掺杂有N/P的荧光碳纳米片，具有荧光性质及光热疗效果。
[0023]有益效果：与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0024]1、本专利技术直接利用肿瘤细胞和水通过一步水热法制备生成纳米荧光材料，是由细胞膜磷脂双分子层高温碳化所得，由于细胞膜含有N/P元素，因此制备的材料是由N/P共掺杂，其荧光效果强，量子产率高，且形貌较均一，荧光稳定性好，有利于生物应用，并且制备
方法简单方便，具有良好的生物相容性、光热性能和安全性，并且成本低。
[0025]2、本专利技术制备的细胞衍生荧光碳纳米片展现出较强的荧光和良好的水溶性，其荧光光谱最大发射峰可从430nm红移至550nm，并且在450
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500nm波长附近具有强的荧光发射峰，可发生明显的红移，展现出良好的荧光光谱性能，由于其独特的光学性质可以有效进行细胞或肿瘤荧光成像。
[0026]3、在现有技术中都本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种细胞衍生荧光碳纳米片，其特征在于，由肿瘤细胞与去离子水通过水热反应，肿瘤细胞的细胞膜的磷脂双分子层经过高温碳化而形成。2.根据权利要求1所述的荧光碳纳米片，其特征在于，所述肿瘤细胞为Hela、MCF
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7、4T1、HepG2中的任意一种。3.一种权利要求1所述的细胞衍生荧光碳纳米片，其特征在于，所述细胞衍生荧光碳纳米片为二维结构的纳米片状物，直径100
‑
120nm；厚度在3
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5nm；主要含有C、N、O三种元素，同时掺杂N、P元素。4.根据权利要求3所述的细胞衍生荧光碳纳米片，其特征在于，所述细胞衍生荧光碳纳米片具有荧光性能，在450nm
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500nm波长附近具有强的荧光发射峰。5.一种权利要求1所述的细胞衍生荧光碳纳米片的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将培养的肿...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑芬芬，蒋迪飞，潘一璠，蒋恺，刘文静，谢居豪，史竞成，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：