[发明专利]一种罗丹明杂化碳点的制备方法及在线粒体靶向识别中的应用

说明书

本发明涉及一种罗丹明杂化碳点的制备方法及在线粒体靶向识别中的应用。该方法利用微波辅助法，以柠檬酸和间氨基苯酚类化合物为原料，通过改变苯酚间位氨基形式，可以有效调控荧光发射波长，生成罗丹明分子荧光团杂化的碳点，实现了可控的、可预测的荧光发射波长碳点的制备。该方法操作简单、原料易得、绿色环保，开创了一种合成分子荧光团杂化碳点的新策略。本发明制备的碳点可用于细胞中线粒体靶向识别，在生物、医疗等领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明涉及纳米材料制造领域，尤其涉及一种利用微波辅助法制备罗丹明杂化的碳点的方法及应用该纳米材料进行细胞内线粒体靶向识别的方法。

背景技术

经过十几年的发展，碳点（CDs）作为一种新型的光致发光纳米材料，以其独特的光电性质，在生物标记、癌症诊断、荧光传感、太阳能电池等发面有了广泛的应用。和传统的半导体量子点（CdTe，CdSe，PbS）相比，碳点以其毒性低、环境友好、光稳定性强、制备方法简单等优势在生物标记领域成为研究热点，并被认为是一种最理想的荧光标记和检测材料。

在碳点“自下而上”的合成方法中，前体分子的选择尤为重要，它们在一定程度上决定了合成目标碳点的性质以及应用情况。目前，人们选用常见的有机小分子，包括柠檬酸、糖类和胺类等作为碳源，通过水热、微波、超声、等离子体处理等方式合成了一系列荧光性质良好的碳点（参见：Zhu, S. J.; Meng, Q. N.; Wang, L.; Zhang, J. H.; Song, Y.B.; Jin, H.; Zhang, K.; Sun, H. C.; Wang, H. Y.；Yang, B. Angew. Chem. Int.Ed., 2013, 52, 3953; Pan, L. L.； Sun, S.; Zhang, A. D.； Jiang, K.; Zhang, L.;Dong, C. Q.; Huang, Q.; Wu, A. G.; Lin, H. W. Adv. Mater., 2015, 27, 7782.）。但是，这些碳点的发光性质在设计之初是无法准确预知的。早期，人们在研究碳点荧光发光机理的时候，将其归因于碳点表面的缺陷或氧化程度（参见：Ding, H.; Yu, S. B.; Wei,J. S.; Xiong, H. M. ACS Nano, 2016, 10, 484.）。2012年以后，人们以柠檬酸和氨基乙醇、硫醇等反应为例开展了碳点的发光基团结构的初步探讨，通过简单的有机反应确定了发光基团的基本结构（参见：Krysmann, M. J.;Kelarakis, A.; Dallas, P.;Giannelis,E. P. J. Am. Chem. Soc., 2012, 134, 747; Song, Y. B.; Zhu, S. J.; Zhang, S.T.; Fu, Y.; Wang, L.; Zhao, X. H.；Yang. B. J. Mater. Chem. C, 2015, 3,5976.）。研究表明，具有较高量子产率的碳点发光中心通常含有分子荧光团。然而，对于大多数碳点来说，它们普遍荧光发射波长较短，大多在蓝光范围内，在生物领域内应用易受背景光干扰。所以，基于分子荧光团杂化碳点的方法，开发出具有长波长荧光的碳点，并应用于生物识别是具有重要意义的。

罗丹明染料以其摩尔消光系数大、荧光量子产率高、光稳定性强等优势在荧光标记、荧光探针等方面具有广泛的应用。将罗丹明荧光团杂化到碳点的内部或表面，可以可控的得到产率高、具有特定识别性质的罗丹明杂化碳点（Rho-CDs）。

线粒体作为细胞生命活动的能量提供者，其失调与人类的多种疾病相关，如心血管疾病、帕金森氏症以及恶性肿瘤等。带有正电荷的罗丹明分子易于富集到线粒体中。因此，Rho-CDs也同样具有富集到线粒体，实现细胞内线粒体成像的作用。

发明内容

本发明提出一种制备罗丹明分子荧光团杂化碳点的方法，该方法操作简单、原料易得、绿色环保。本发明还涉及该碳点的应用，即可以应用于细胞中线粒体靶向识别。

实现本发明的技术方案是：一种罗丹明杂化碳点的制备方法，步骤如下：