[发明专利]智能石墨烯量子点团簇的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种智能石墨烯量子点团簇的制备方法及应用，利用浓硫酸和浓硝酸加热回流处理碳纤维，得到石墨烯量子点粉末；将GQDs粉末溶于二甲基亚砜中，再与一定比例的HBTU、HOBT、肼基甲酸叔丁酯和DIPEA在氮气保护下进行反应，透析后得到GQDs酰肼溶液；再加入GQDs粉末到GQDs酰肼溶液中，同时加入三氟乙酸，反应后得到智能GQDs团簇，在去离子水中透析后得到智能GQDs团簇的水溶液。本发明方法新颖，在控制实验条件的情况下，产率高，得到的含有腙键的智能GQDs团簇可以在不同pH条件下实现GQDs控制释放，具有更好的生物应用前景。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯量子点的制备方法及应用，特别是涉及一种石墨烯量子点团簇的制备方法及应用，应用于纳米材料制备工艺和应用技术领域。

背景技术

石墨烯量子点(GQDs)是小于100nm的石墨烯单层薄片，相比于石墨烯材料，其具有边缘效应和量子效应的特点，这些特点使其在电子及光电子方面比石墨烯具有更好的发展潜力，可应用于光催化剂、电化学传感器等方面。同时，石墨烯量子点还具有低毒性、荧光稳定性、生物相容性和细胞渗透率等特性，所以其在药物/基因载带、荧光探针和生物成像领域同样具有广泛的发展前景。

现有的纳米载体在运输过程中存在过早释放、释放缓慢和到达肿瘤部位难以调控等问题。而现有方法的制备的石墨烯量子点材料的载带药物的能力有限，还不能有效实现载带药物的精准释放，生物毒性、环境友好性和智能性还不够理想。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种智能石墨烯量子点团簇的制备方法及应用，利用浓硫酸与浓硝酸的混酸制备得到的GQDs，含有大量的羧基和羰基，然后通过偶联剂的作用，合成了GQDs酰肼；然后将GQDs的羰基与GQDs酰肼反应合成具有pH敏感型的腙键，制备智能GQDs团簇，该团簇在不同pH条件下能解离成分散的GQDs纳米颗粒，使载带的治疗药物能更精确的进入肿瘤细胞并有效释放药物，减少对非肿瘤细胞的副作用。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种智能石墨烯量子点团簇的制备方法，包括如下步骤：

a.首先称取4.0g碳纤维加入250mL的反应容器中，加入135mL的质量百分比浓度不低于95wt.％的浓硫酸与45mL的质量百分比浓度不低于65wt.％的浓硝酸混合物，在常温水浴条件下超声处理至少1h，然后在不低于80℃的油浴条件下，加热回流反应至少24h，然后将反应后的混合液冷却到室温，并用至少800mL去离子水进行稀释，然后用离心机以不低于6000rpm的转速离心至少30min，分离去除下层沉淀物，收集上层黑色液体，使用真空抽滤的方法处理黑色液体，通过孔隙尺寸不大于0.22μm的抽滤膜，进一步去除较大颗粒的物质，最后得到石墨烯量子点的酸溶液，随后在去离子水中用分子量3500Da的透析袋进行多次透析分离纯化，直到透析后的透析袋外的渗出液变为中性，然后将透析袋内透析过的保留液用旋转蒸发仪在不低于60℃进行蒸干，再进行研磨，即得到干燥的石墨烯量子点粉末；

b.取100mg在所述步骤a中制备的石墨烯量子点粉末溶于至少8mL去离子水中，然后用分子量为1000Da的再生纤维素透析袋中，在二甲基亚砜中溶剂中进行透析至少4次，每4h更换一次透析液，得到石墨烯量子点的DMSO溶液；然后取含50mg的石墨烯量子点的DMSO溶液转移到单口烧瓶中，采用HBTU作为偶联剂，并将735.3mg的HBTU和261.48mg的HOBT加入单口烧瓶中进行混合，然后加入383.58mg的肼基甲酸叔丁酯，在常温下搅拌至少30分钟后，再加入400μL的N,N-二异丙基乙胺，得到反应物混合体系溶液；然后在室温和氮气保护气体的条件下进行反应至少48h，然后将反应后的产物溶液装入分子量为3500Da的再生纤维素透析袋中，在DMSO溶液中进行透析至少两天，每8h更换一次透析液，得到GQDs酰肼溶液；