[发明专利]一种二吡啶甲基胺碳量子点及其合成方法及应用

说明书

本发明公开了一种结构修饰的二吡啶甲基胺碳量子点及其合成方法及应用，二吡啶甲基胺碳量子点为约100 nm直径的单分散均匀球状结构；该碳量子点的合成方法简单，实施可行性高，成本低廉，灵敏度、选择性、稳定性高，检测范围广。本发明提供一种基于二吡啶甲基胺碳量子点off‑on开关系统的焦磷酸检测方法，该方法通过铜离子对焦磷酸的紧密连接以及对碳量子点的荧光猝灭检测生物体内的焦磷酸含量。该碳量子点对铜离子和焦磷酸的检测限分别为0.094 mM和0.025 mM，对焦磷酸的线性检测上限高达4400 mM，检测范围很广，取得了很好的技术进步。

技术领域

本发明属于荧光材料技术领域，具体涉及一种二吡啶甲基胺碳量子点及其合成方法及应用。

背景技术

焦磷酸(PPi)是一种阴离子，在能量储存，信号传导以及细胞代谢中起到至关重要的作用，在细胞代谢中被大量产生，并且在系统层面作为一种重要的疾病风险因子。通常情况下，成年人每天产生至少100 mg的焦磷酸，异常的焦磷酸水平不仅会导致血管钙化，还会诱发二水焦磷酸钙沉积和关节炎等疾病，因此，焦磷酸水平的检测在临床分析中非常重要。由于具有毒性低，生物相容性好，光稳定性好等特点，荧光碳量子点是该领域的研究热点。铜离子(Cu²⁺)是人体内一种重要的微量元素，在中枢神经系统的发育和功能发挥上起到关键作用，成年人建议摄入量为0.9 mg day^-1 。

指示剂置换试验(IDAs)，由于能够在水溶液中进行，已经成功应用在焦磷酸的检测中。邻苯二酚紫(PV)则是最常用的指示剂之一，可以在蓝色和黄色之间发生颜色变化。尽管荧光碳量子点已显示出十分巨大的潜力和应用前景，但至今尚未报道相关技术应用于Cu²⁺和PPi的连续检测并且具有极低的检测下限和极广的检测范围。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有技术中存在的缺陷，提供一种二吡啶甲基胺碳量子点及其合成方法与应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种二吡啶甲基胺碳量子点，其中二吡啶甲基胺简称为BPHA，碳量子点简称为CDs，所述的二吡啶甲基胺碳量子点为约100 nm直径的单分散均匀球状结构，其透射电子显微镜图像见附图1，在7.75-6.75 ppm范围内有明显的向低磁场转移，¹H NMR见附图2，紫外可见光谱数据显示，该碳量子点在336 nm和259nm处有最大吸收峰，最大激发波长与最大发射波长分别位于340 nm和450 nm，半峰宽约为65 nm，紫外可见光谱见附图3，该碳量子点在10天后仍保持良好的荧光密度，荧光密度的时间曲线见附图4。

本发明所述一种二吡啶甲基胺碳量子点的合成方法，包括如下步骤：

S1：配制碳量子点混合液：将柠檬酸钠和碳酸氢铵按照一定的摩尔比置于一定量的蒸馏水中混合，加热后过滤得到碳量子点混合液，备用；

S2：合成二吡啶甲基胺碳量子点，将步骤S1得到的碳量子点与二氯乙烷、N-羟基丁二酰亚胺、2-吗啉乙磺酸缓冲液混合搅拌均匀，随后加入含有甲醇和乙醇的BPHA溶液混合搅拌，旋转蒸发后得到二吡啶甲基胺碳量子点。

S3：纯化分离二吡啶甲基胺碳量子点，将步骤2得到的二吡啶甲基胺碳量子点溶液经过透析和冷冻干燥，溶解在HEPES缓冲液中留做备用

作为优选的方案，所述步骤S1中，柠檬酸钠与碳酸氢铵的质量比为2 : 15，混合液密封置于反应釜中，于180℃加热4h，缓慢冷却至室温，过滤得到碳量子点混合液。

作为优选的方案，所述步骤S2中，具体操作为：取步骤S1配制的碳量子点混合液0.5 mL，二氯乙烷100 mL，N-羟基丁二酰亚胺(1mol L^-1)100 mL，2-吗啉乙磺酸缓冲液(pH=6)10 mL，置于圆底烧瓶中，室温下搅拌30 min；将 62.27 mg BPHA溶于3.5 mL甲醇和3.5mL乙醇后，与上述混合溶液在25℃搅拌4 h，随后旋转蒸发去除甲醇乙醇，得到二吡啶甲基胺碳量子点溶液。