[发明专利]一种内质网靶向型荧光碳量子点及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种内质网靶向型荧光碳量子点及其制备方法和应用，属于荧光纳米材料技术领域，该制备方法具有操作简单和原料廉价易得的特点，主要包括：将芳香胺溶解于醇类有机溶剂中得反应液；然后于100～220℃温度下反应2～24h，分离纯化，制得内质网靶向型荧光碳量子点。相比于现有市售的内质网荧光染料，本发明中的荧光碳点具有优异的抗光漂白性且染色时间短，在持续的激光激发下，仍能保持较强的荧光发射，可以用于实时追踪内质网状态，在光电器件、生物成像、检测器件和传感器件等领域具有广泛的实际应用价值。

技术领域

本发明涉及荧光纳米材料技术领域，具体涉及到一种内质网靶向型荧光碳量子点及其制备方法和应用。

背景技术

细胞内各种细胞器相互协作，紧密联系以维持正常的细胞生理活动，其中内质网(endoplasmic reticulum,ER)作为真核细胞重要的细胞器之一，主要参与多种蛋白质、脂类及胆固醇类物质的合成和分泌，此外，还负责存储Ca²⁺，维持钙离子的平衡，是细胞中重要的代谢场所。然而当细胞中出现错误蛋白或未折叠蛋白过度堆积时，就会引发内质网的应激反应。在应激条件下，内质网的完整性以及相关活性物的指标将会受到影响，进而导致神经退行性疾病、癌症、人体炎症、代谢紊乱等疾病。因此，设计靶向内质网荧光探针，用以监测内质网形态变化，对于相关疾病的研究具有至关重要的意义。

目前市售的有机小分子荧光探针，虽然靶向效果好，但存在售价昂贵，抗光漂白性差的问题。碳点(CDs/CQDs)作为一种新型的荧光纳米材料，与有机小分子荧光探针相比，具有合成方法简单，廉价易得，毒性小，染色过程简单，抗光漂白能力强等优点。目前，有细胞器靶向成像的碳点被报道，如图1(其中，图1A.ACDs和LCDs的合成路线；B.ACDs与细胞器探针在MCF-7细胞中共定位成像；C.LCDs与细胞器探针在MCF-7细胞中共定位成像。(ACDs和LCDs均为蓝色通道，Ex/Em＝405nm/420-500nm；溶酶体、线粒体、内质网和高尔基体细胞器探针均为红色通道，Ex/Em＝559nm/570-640nm))所示，以柠檬酸和尿素为原料，通过水热法，透析纯化得到表面有羧基官能团的碳点(ACDs)，然后通过酰胺缩合将十二胺修饰到ACDs表面，得到了十二胺功能化碳点(LCDs)。在共定位实验中，通过激光共聚焦显微镜观察，ACDs和LCDs分别能对细胞的溶酶体和内质网靶向成像。现有的细胞器靶向碳点主要作用于溶酶体、线粒体和高尔基体，用于内质网靶向成像的碳点很少。此外，这些CDs的荧光发射波长较短(450-550nm)，在生物成像中容易被细胞本身的背景荧光干扰，实际应用受限。因此，开发一种具有长荧光发射波长的碳点用于内质网靶向成像是非常有意义的。

发明内容

针对上述的不足，本发明的目的是提供一种内质网靶向型荧光碳量子点(以下简称“碳点”)及其制备方法和应用，该荧光碳点具有持续内质网靶向成像能力，能够缩短细胞染色时间，提高染色效率；可有效解决现有技术中存在的如下问题：1)碳点发射波长较短(420nm-500nm)，易与细胞背景荧光重叠，产生干扰；2)商售染料细胞染色时间长；3)细胞内质网商售染料抗光漂白性差。

为达上述目的，本发明采取如下的技术方案：

本发明提供一种内质网靶向型荧光碳量子点的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)：将芳香胺溶解于醇类有机溶剂中得反应液；

步骤(2)：将步骤(1)所得反应液于100～220℃温度下反应2～24h，分离纯化，制得内质网靶向型荧光碳量子点。

进一步地，步骤(1)中醇类有机溶剂包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇和二丙二醇中的至少一种；优选为乙醇。

进一步地，步骤(1)中芳香胺包括邻苯二胺、间苯二胺、对苯二胺、苯胺和1,3,5-三氨基苯中的至少一种；优选为间苯二胺、对苯二胺和1,3,5-三氨基苯中的至少一种；更优选为对苯二胺。