[发明专利]一种增强型荧光碳点及制备方法和在镉离子检测中的应用

说明书

本发明公开了一种增强型荧光碳点及制备方法和在镉离子检测中的应用，属于发光碳纳米材料制备技术领域。本发明通过特定碳源A和碳源B煅烧合成增强型红色碳点，所述碳源A包括水杨酸、邻苯二甲酸、苯甲酸中的一种或几种；所述碳源B为邻二氮杂菲或其衍生物，其中，邻二氮杂菲的衍生物为带有氨基、羧基或羟基的任一种或几种基团的衍生物。该发明方法简单，容易大量制备。Cd²⁺的加入会使得荧光碳点的荧光增强，且所得的荧光碳点对Cd²⁺有很高的选择性，其荧光强度与Cd²⁺的浓度在5μM‑100μM内呈现良好的线性关系，检测限为0.304μmol/L，利用荧光增强的信号来检测细胞内的镉离子。

技术领域

本发明涉及一种增强型荧光碳点及制备方法和在镉离子检测中的应用，属于荧光碳纳米材料制备技术领域。

背景技术

随着现代工业的发展，重金属污染已严重威胁着人类健康和环境安全，在各种重金属离子中，镉离子是最严重的污染源之一。Cd²⁺在人体内有10-30年的半衰期，被列为强致癌物。 Cd²⁺可对人的肺、肾、骨和神经系统造成严重损伤，引发骨病、心脏病和糖尿病等。因此，对于镉离子的检测在疾病的诊断、环境监测等方面具有十分重要的意义。目前，研究人员开发了一系列镉离子的检测方法，如循环伏安法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子光谱法等。这些技术需要复杂的样品制备过程和昂贵仪器的使用，不适合实时监测，而在荧光检测方法中，以荧光强度的增强或猝灭作为输出信号来指示镉离子的动态变化，不仅简单方便，响应快速，而且灵敏度高，选择性好，易于实时监测。荧光素-喹啉、联吡啶、噻吩酰肼等有机小分子为骨架，被设计成荧光探针来检测镉离子，但是这些有机分子不仅难溶于水而且对人体有害，不能长期存在于体内，因此限制了其推广和应用。

碳点以其高水溶性、耐光漂白、优异的生物相容性、易于合成和化学修饰等优点，已被人们所熟知，广泛应用于生物成像、传感、药物传递、光催化等领域。目前，用碳点来检测铁离子、铝离子、汞离子、铜离子等的报道已经有很多，但是用碳点来检测镉离子的却很少， Gu等以大葱为碳源，制备了一种蓝色碳点，对Cd²⁺离子进行检测。但是，该碳点发射波长较短(450nm)，容易受到细胞内自荧光干扰，不仅组织穿透能力差，而且与镉离子的响应为荧光猝灭型，大大降低了细胞内镉离子检测的灵敏度。因此，检测细胞内Cd²⁺的材料在实际应用中面临着一些问题亟需解决：(1)生物毒性大；(2)多为猝灭型，灵敏度低，选择性差；(3) 多为短波长发射，缺乏长波长发射的碳点。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种增强型荧光碳点的合成方法，以及基于增强型荧光碳点检测Cd²⁺的方法。本发明利用煅烧法制备的荧光碳点作为增强型荧光探针，其简单的制备方法具有大量合成的特点，制备的荧光碳点不仅生物毒性小，而且对Cd²⁺有很好的选择性和灵敏度。

本发明的第一个目的是提供一种增强型荧光碳点的制备方法，所述方法包括：将碳源A 和碳源B混合，然后进行煅烧即制备得到增强型荧光碳点，其中，所述碳源A包括水杨酸、邻苯二甲酸、苯甲酸中的一种或几种；所述碳源B为邻二氮杂菲或其衍生物，其中，邻二氮杂菲的衍生物为带有氨基、羧基或羟基的一种或几种基团的衍生物。

在本发明的一种实施方式中，所述氨基、羧基或羟基直接连接在邻二氮杂菲的环上。

在本发明的一种实施方式中，所述衍生物的取代基团(氨基、羧基或羟基)包括一个或多个。

在本发明的一种实施方式中，所述碳源A和碳源B的质量比为100:(3-15)。

在本发明的一种实施方式中，所述充分混合的方式优选为研磨混合。

在本发明的一种实施方式中，所述煅烧的操作参数为：180-220℃下煅烧2-6h。

在本发明的一种实施方式中，所述方法包括如下步骤：