手性碳量子点的应用制造技术

本发明专利技术公开了手性碳量子点作为细菌和/或真菌成像材料的应用，还公开了一种区分革兰氏阳性菌/真菌与革兰氏阴性菌的方法。本发明专利技术中的手性碳量子点(左旋手性碳量子点或右旋手性碳量子点)具有毒性低、生物相容性好、抗光漂白、荧光性能稳定的优点，且其具备手性性质，具有激发波长依赖的荧光发射性能，适宜作为细菌和/或真菌的成像材料。采用本发明专利技术的手性量子点作为成像材料，可实现对革兰氏阳性细菌与真菌的区分，以及对革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的区分。的区分。的区分。

【技术实现步骤摘要】
手性碳量子点的应用


[0001]本专利技术涉及手性碳量子点的新用途，特别涉及手性碳量子点在作为真菌/细菌成像材料的应用。

技术介绍

[0002]碳量子点(Carbon Quantum Dots，CQDs)，也称碳点(Carbon Dots，CDs)或碳纳米点，是一类以碳为骨架结构、有良好分散性、粒径小于10nm的球形荧光纳米颗粒，是继富勒烯、碳纳米管、石墨烯之后发现的一种新型的零维碳基纳米材料。由于具有纳米尺寸效应、可调节的光致发光性质、低毒性、良好的生物相容性、表面易修饰等特点，碳量子点在生物检测、荧光成像、催化、抗肿瘤等领域被广泛研究及应用。
[0003]另一方面，细菌感染是全球面临的最大挑战之一，细菌感染的快速诊断对于临床治疗具有至关重要作用。鉴别未知细菌的标准方法是革兰氏染色法，它将细菌种类分为两类：革兰氏阳性和革兰氏阴性。但是这种方法有一些缺点，例如繁琐的程序和容易产生假阳性结果。定量实时PCR(qPCR)已被认为是一种高度敏感的细菌物种鉴定技术，但这种技术对于发展中国家的许多地方来说过于昂贵，这极大地限制了它的实际应用。因此，专利技术快速的细菌感染诊断和简便、高效的细菌识别技术非常迫切。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种手性碳量子点的新用途。
[0005]本专利技术还要解决的技术问题在于，提供一种区分革兰氏阳性菌/真菌与革兰氏阴性菌的区分方法。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种手性碳量子点作为细菌和/或真菌成像材料的应用。
[0007]具体的，专利技术人通过大量研究发现手性碳量子点(左旋手性碳量子点或右旋手性碳量子点)均具有良好的手性性质，荧光性能稳定且具有激光波长依赖的荧光发射特点。此外，手性碳量子点的毒性低、生物相容性好、抗光漂白。因此，在细菌和/或真菌的成像材料方面具有良好的应用前景。
[0008]具体的，在本专利技术的一个实施例之中，手性碳量子点的制备方法为：将氢氧化钠、左旋半胱氨酸或右旋半胱氨酸、水按照(0.1～1)：(3～7)：(120～200)的重量比混合，在100～140℃反应12～20h，所得反应液经离心、透析后得到手性碳量子点。
[0009]其中，以左旋半胱氨酸或右旋半胱氨酸作为手性源和碳源，以氢氧化钠作为碳化聚合反应的催化剂，以水为分散剂，组成反应体系后进行水热反应。水热反应后离心，得到的上清液采用孔径为0.2～0.3μm的圆柱形过滤膜过滤，然后采用截留分子量为500～1000Da的透析带透析12～36h(以水为透析外液，每隔4h更换一次透析外液)，得到手性碳量子点水溶液，然后在
‑
100℃～
‑
50℃真空冷冻干燥24～48h，得到手性碳量子点成品。
[0010]基于上述方法制备得到的手性碳量子点，其分散均匀，平均粒径为4～5.5nm。更具
体的，左旋手性碳量子点(L
‑
CDs)的平均粒径为5～5.5nm，晶格间距为0.2～0.25nm；右旋手性碳量子点(D
‑
CDs)的平均粒径为4～5nm，晶格间距为0.3～0.35nm，两者均具有良好的晶体结构。进一步的，基于上述方法制备得到的手性碳量子点，荧光性能稳定，这为其作为细菌和/或真菌的成像材料奠定了良好的基础。
[0011]需要说明的是，传统的半导体量子点毒性大、光稳定性差，难以应用为细菌和/或真菌的成像材料。此外，手性氨基酸功能化修饰的石墨烯量子点能选择性杀死细菌而对哺乳动物细胞无毒，能在3h内对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌以及Hela细胞进行生物成像。但这种碳量子点不能在短时间(30min)内有效地区分革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌，更无法区分革兰氏阴性菌与真菌，故不能很好的作为革兰氏阳性菌/真菌的成像材料。
[0012]而本专利技术的手性碳量子点与细菌/真菌孵育约30min后，可对革兰氏阳性菌与真菌进行很好的染色，而不对革兰氏阴性菌进行荧光成像，从而达到将革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌/真菌区分的目的。此外，本专利技术的手性碳量子点可实现蓝、绿、红色三色荧光成像。
[0013]进一步的，在本专利技术的一个实施例之中，所述的细菌为革兰氏阳性菌。具体的，专利技术人经过大量的试验发现，本专利技术中的手性碳量子点可实现革兰氏阳性菌的良好染色，使得其在三种激光激发下显示蓝、绿、红色三色荧光，进而达到鉴别其的目的。优选的，革兰氏阳性菌为金黄色葡萄球菌(S.aureus,ATCC25923)、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA,ATCC43300)、粪肠球菌(E.faecalis,ATCC29212)、枯草芽孢杆菌(B.subtilis,CMCC(B)63501)。
[0014]进一步的，在本专利技术的一个实施例之中，所述真菌为白色念珠菌(C.albicans,ATCC10231)、近平滑白色假丝酵母(C.parapsilosis,ATCC22019)，但不限于此。
[0015]相应的，本专利技术还公开了一种区分革兰氏阳性菌/真菌与革兰氏阴性菌的方法，其包括将待检测菌与手性碳量子点共同孵育，然后进行检测的步骤。
[0016]其中，手性碳量子点可为左旋手性碳量子点(L
‑
CDs)或右旋手性碳量子点(D
‑
CDs)。
[0017]其中，共同孵育时间≥30min，若孵育时间＜30min，则在革兰氏阳性菌/真菌中观察到的荧光较为微弱。优选的，孵育时间为30～40min，通过该孵育时间，荧光明显，检测准确性高，且检测效率高。
[0018]其中，检测采用流式细胞仪检测或激光共聚焦(CLSM)显微镜检测，但不限于此。优选的，采用激光共聚焦(CLSM)显微镜检测；其检测波长分别为405nm、488nm和552nm。进一步的，当采用激光共聚焦(CLSM)显微镜检测时，若待测菌在405nm、488nm、552nm三种激发波长的激发下显示出蓝、绿、红色荧光，则待测菌为革兰氏阳性菌或真菌；否则待测菌为革兰氏阴性菌。
[0019]优选的，在本专利技术的一个实施例之中，所述革兰氏阴性菌为大肠杆菌、奇异变形杆菌和/或沙门氏菌；所述革兰氏阳性菌为金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、粪肠球菌和/或枯草芽孢杆菌。
[0020]优选的，在本专利技术的一个实施例之中，所述真菌为白色念珠菌和/或近平滑白色假丝酵母；
[0021]所述革兰氏阴性菌为大肠杆菌、奇异变形杆菌和/或沙门氏菌。
[0022]实施本专利技术具有如下有益效果：
[0023]本专利技术提供一种手性量子点作为细菌和/或真菌的成像材料的应用。具体的，本专利技术的手性碳量子点(左旋手性碳量子点或右旋手性碳量子点)具有毒性低、生物相容性好、抗光漂白、荧光性能稳定的优点，且其具备手性性质，具有激光波长依赖的荧光发射，适宜作为细菌和/或真菌的成像材料。采用本专利技术的手性量子点作为成像材料，可达到对革兰氏阳性细菌与真菌的检测，以及对革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的区分。
附图说明
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.手性碳量子点作为细菌和/或真菌成像材料的应用。2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，所述细菌为革兰氏阳性菌。3.如权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述细菌为金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、粪肠球菌和/或枯草芽孢杆菌；所述真菌为白色念珠菌和/或近平滑白色假丝酵母。4.一种区分革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的方法，其特征在于，包括将待检测菌与手性碳量子点共同孵育，然后进行检测的步骤；其中，孵育时间≥30min；孵育后，在405nm、488nm、552nm的激发波长下，在革兰氏阳性菌中观察到手性碳量子点发出的蓝、绿、红色荧光，而在革兰氏阴性菌中观察不到荧光。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述革兰氏阴性菌为大肠杆菌、奇异变形杆菌和/或沙门氏菌；所述革兰氏阳性菌为金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、粪肠球菌和/或枯草芽孢杆菌。6.一种区分真菌与革兰氏阴性菌的方法，其特征在于，包括将待检测菌与手性碳量子点共同孵育，然后进行检测的步骤；其中，孵育时间≥30min；孵育后，在405nm、488nm、552nm的激发波长下，在真菌中观察到手性碳量子点发出的蓝、绿、红色荧光，而在革兰氏阴性菌中观察不到荧光。7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丽，宋文竹，农淑丽，王梦茹，
申请(专利权)人：广东药科大学香港大学中山生物医药创新平台，
类型：发明
国别省市：