[发明专利]一种可大量制备碳量子点生物成像剂的方法

说明书

技术领域

 本发明涉及一种生物成像剂的制备方法及用这种方法制备的成像剂，特别是一种碳量子点生物的成像剂的制备方法及碳量子点生物的成像剂。

背景技术

荧光材料广泛应用于生物成像等领域，这类材料大致包括：荧光染料、量子点、贵金属纳米簇等。然而，目前的荧光材料在生物成像的应用方面还存在种种限制。例如，荧光染料是最早被应用于成像等领域的，但面临光漂白、光降解等问题的困扰。各种量子点的诞生貌似解决了这一难题，然而许多量子点由于合成步骤复杂，且制备产物都是剧毒物质，在生物成像领域难以获得广泛应用。近些年来，贵金属等纳米簇的异军突起有望填补这一领域的空白。但是荧光碳量子点与纳米簇相比，其制造成本、制造方法、产量及量子产率等都有很大的优势。而碳量子点独特的光电性质使其在生物成像、药物诊断、光催化、光伏器件等领域有潜在的利用价值，因此，吸引了大量的关注。与其他量子点一样，许许多多的文献都集中在合成的方法学上。最近，一系列合成碳量子点的方法被发掘，例如：热解法、不完全燃烧法、电化学剥离、强酸氧化、微波辅助、激光刻蚀、水热反应法等几大类。各种各样的前驱体被应用于碳量子点的合成，例如：石墨烯、氧化石墨、咖啡渣、柠檬酸、蜡烛灰等等。然而，在调研了各种各样的方法之后发现一个共性，当这些碳点被制备好之后需要一个表面钝化的过程，在没有这一步钝化的碳点其量子产率都非常低（1%左右）。而碳点钝化所用到的试剂经常以高聚物为主，被高聚物钝化后的碳点要想进行下一步的修饰，使其功能化就比较困难。这就会限制其广泛的应用前景。而且部分限制了碳量子点的大量生产。因此，找到一种简单、低成本、绿色、可大量生产且易功能化的方法是迫切的需要。

现有技术可参考以下文献：

(出处为（1）X. Wang, L. Cao, S.-T. Yang, F. Lu, M. J. Meziani, L. Tian, K. W. Sun, M. A. Bloodgood, Y.-P. Sun, Angew. Chem. Int. Ed. 2010, 49, 5310-5314.

（2）J. Zhou, C. Booker, R. Li, X. Zhou, T.-K. Sham, X. Sun, Z. Ding, J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 744-745.

（3）S.-L. Hu, K.-Y. Niu, J. Sun, J. Yang, N.-Q. Zhao, X.-W. Du, J. Mater. Chem. 2009, 19, 484-488.

（4）H. Li, Z. Kang, Y. Liu, S.-T. Lee, J. Mater. Chem. 2012, 22, 24230-24253.)。

发明内容

本发明提供一种可克服现有技术不足的、可大量制备碳量子点生物成像剂的方法。

本发明的可大量制备碳量子点生物成像剂的方法是将质量比为1 %-99%的丙三醇与质量比99 %-1%的硅烷偶联剂比混合作为前躯体，在惰性气体保护下160 ℃～270 ℃下充分反应得到碳量子点生物成像剂。本发明可用的硅烷偶联剂可以是：(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、异氰酸丙基三乙氧基硅烷、三乙氧基甲基硅烷或三乙氧基-2-丙烯基硅烷。

本发明的可大量制备碳量子点生物成像剂的方法中，所用的硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷。相比于其它硅烷偶联剂，由于3-氨丙基三乙氧基硅烷含有一个氨基，在形成碳量子点之后，活泼的氨基在碳量子点表面有利于功能化修饰，再者利用3-氨丙基三乙氧基硅烷制备的碳量子点的荧光量子产率更高。

本发明的方法中丙三醇占总体积79 %，3-氨丙基三乙氧基硅烷占总体积21 %时为最优比例，在此比例下其荧光量子产率最大，可达到35 %。

用本发明的方法可以大量制备出碳量子点生物成像剂。

将用本发明方法制备的碳量子点生物成像剂与易成膜高聚物结合可制备出的具有成膜性的聚合物或薄膜器件。

本发明的方法具有如下优点：

1、所制备的碳量子点生物成像剂产率高、产率大、在不同激发波长下可以激发出不同颜色的荧光；

2、在制备过程中将产物表面钝化、表面修饰等过程一步完成，无需现有技术需再进行钝化处理；

3、所制备的碳量子点生物成像剂可很容易地与成膜膜高聚物结合，制备出荧光碳量子点薄膜，得到薄膜器件；