CN103232029B - 一种绿色荧光碳点的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
一种绿色荧光碳点，通过下述方法得到：A)以碳水化合物为碳源，加入至多元醇溶剂中制备混合液；B)以无机酸作为催化剂，加入到步骤A的混合液中；C)对步骤B的产物进行微波加热；D)经分子截留量为100Da的透析袋透析后得到在365nm紫外光激发下发绿色荧光的碳点水溶液，且可直接用于肿瘤细胞标记。本发明还公开了绿色荧光碳点的制备方法。本发明具有工艺简单、高产率、环境友好等特点。
Description
技术领域
本发明属于纳米发光材料领域，具体涉及一种绿色荧光碳点。
本发明还涉及上述绿色荧光碳点“由下而上”的制备方法。
本发明还涉及上述绿色荧光碳点在细胞标记中的应用。
背景技术
碳点作为一种新型发光碳纳米材料，与半导体量子点和传统有机染料相比，具有水溶性好、毒性小、荧光强度高且稳定性好，是一种理想的新型荧光标记材料，在生物和医药领域具有重要的应用价值。
目前，荧光碳点的制备方法主要可分为“由上而下”和“由下而上”两类。
“由上而下”方法主要通过激光轰击石墨材料(电化学氧化碳纳米管、石墨等)手段直接将碳材料或碳纳米管粉碎为纳米材料，该类方法往往需要严格的实验条件或特殊的设备。
而“由下而上”方法成本较低且产率高，主要包括直接水热法、微波辅助水热法以及化学合成法等方法由有机前驱体合成碳点。
现有的“由下而上”方法所制备的碳点在紫外光激发下只能发出蓝色荧光。在紫外光激发下能产生绿色荧光的碳点目前只能通过“由上而下”方法获得，但需要复杂的柱层析分离或凝胶电泳分离过程，且所获碳点的产率极低。因此，发展一种“由下而上”的高效制备绿色荧光碳点的方法，对于拓展碳点在生物和医药领域进一步的应用是非常必要的。
发明内容
本发明目的在于提供一种绿色荧光碳点。
本发明的又一目的在于提供一种制备绿色荧光碳点的方法。
为实现上述目的，本发明提供的绿色荧光碳点，是通过下述方法得到：
A)以碳水化合物为碳源，加入至多元醇溶剂中制备混合液；
B)以无机酸作为催化剂，加入到步骤A的混合液中；
C)对步骤B的产物进行微波加热，加热至溶液颜色变为黑棕色但未出现沉淀时停止微波加热；
D)将步骤C的产物经分子截留量为100Da的透析袋进行透析，得到在365nm紫外光激发下发绿色荧光的碳点水溶液。
所述的绿色荧光碳点，其中，碳水化合物为蔗糖，多元醇为一缩二乙二醇或甘油，无机酸为浓硫酸或浓盐酸。
所述的绿色荧光碳点，其中，碳水化合物的质量浓度为10-30％，碳水化合物与多元醇的体积比为1-3∶3-1，无机酸的加入量为20到100μl/L。
本发明提供的制备上述绿色荧光碳点的方法，以多元醇为溶剂，无机酸为催化剂，以碳水化合物为碳源，通过微波加热法制备得到，主要步骤为：
A)以碳水化合物为碳源，加入至多元醇溶剂中制备混合液；
B)以无机酸作为催化剂，加入到步骤A的混合液中；
C)对步骤B的产物进行微波加热，加热至溶液颜色变为黑棕色但未出现沉淀时停止微波加热；
D)将步骤C的产物经分子截留量为100Da的透析袋进行透析，得到在365nm紫外光激发下发绿色荧光的碳点水溶液
所述的制备方法，其中，碳水化合物为蔗糖，多元醇为一缩二乙二醇或甘油，无机酸为浓硫酸或浓盐酸。
所述的制备方法，其中，碳水化合物的质量浓度为10-30％，碳水化合物与多元醇的体积比为1-3∶3-1，无机酸的加入量为20到100μl/L。
所述的制备方法，其中，微波加热是以500-1000W的家用微波炉作为微波源。
本发明提供的绿色荧光碳点可以应用于细胞标记，将培养后的细胞加入含有绿色荧光碳点的培养基进行共孵育。
本发明具有工艺简单、产率高、环境友好等特点。且所制备的碳点在紫外光激发下发出绿色荧光，可直接用于肿瘤细胞标记。
附图说明
图1为本发明制备的绿色荧光碳点在日光和365nm紫外光照射下的照片。
图2为本发明制备的绿色荧光碳点在不同紫外激发波长下的光致发光(PL)谱图，激发波长由340nm至400nm，步长为20nm；谱图中曲线B为340nm，A为360nm，C为380nm。
图3为本发明制备的绿色荧光碳点标记肿瘤细胞的荧光显微镜图。
具体实施方式
本发明的“由下而上”制备方法，是以高沸点的多元醇作为溶剂，以无机酸作为催化剂，以碳水化合物作为碳源，通过微波加热法一步制备得到一种绿色荧光碳点。
本发明的绿色荧光碳点制备方法，其包括以下步骤：
A)以碳水化合物水溶液作为碳源，与多元醇混合；
B)以无机酸作为催化剂，加入步骤A中所述的体系；
C)以微波作为热源，对步骤B中的体系进行加热；
D)以截留分子量100Da的透析袋透析纯化得到绿色荧光碳点水溶液。
本发明另一目的在于将所制备的绿色荧光碳点应用于细胞标记，其包括以下步骤：
a)将绿色荧光碳点与细胞在37℃、5％ CO2条件下共孵育；
b)倒置荧光显微镜观察a中所述碳点对细胞标记情况。
下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案
实施例一：
1)以1ml质量浓度为30％蔗糖水溶液作为碳源，与一缩二乙二醇按体积比1∶3混合，反应总体积为4ml；
2)以200μl浓硫酸作为催化剂，加入步骤1中的所述体系；
3)以家用微波炉作为热源，对步骤2的体系进行微波加热50s；
4)以截留分子量100Da的透析袋透析纯化得到碳点水溶液；
5)所得碳点的光致发光性质表征：用波长365nm的紫外灯对碳量子点水溶液样品进行照射，可观察到明显绿光(图1)；用荧光分光光度计获得不同紫外激发波长(340-440nm，步长20nm)下碳点的光致发光(PL)谱图，进一步证实本发明所制备碳点在紫外激发下发出绿色荧光(图2)。
实施例二：
1)以1ml质量浓度为30％蔗糖水溶液作为碳源，与甘油按体积比1∶3混合，反应总体积为4ml；
2)以200μl浓盐酸作为催化剂，加入步骤1中的所述体系；
3)以家用微波炉作为热源，对步骤2的体系进行微波加热50s；
4)以截留分子量100Da的透析袋透析纯化得到碳点水溶液；
5)所得碳点的光致发光性质表征：用波长365nm的紫外灯对碳量子点水溶液样品进行照射，可观察到明显绿光；用荧光分光光度计获得不同紫外激发波长(340-440nm，步长20nm)下碳点的光致发光(PL)谱图，进一步证实本发明所制备碳点在紫外激发下发出绿色荧光。谱图中曲线B为340nm，A为360nm，C为380nm。
实施例三：
1)将C6胶质瘤细胞接种于放有盖玻片的6孔培养皿中，在37℃、5％ CO2培养箱中培养；
2)细胞贴壁后，吸去上清液，加入含有本发明制备的绿色荧光碳点培养基，在37℃、5％ CO2培养箱中共孵育24h；
3)取出盖玻片，用PBS缓冲液清洗，固定细胞；
4)在倒置荧光显微镜下观察碳点对C6细胞标记情况(图3)。
Claims (5)
1.一种绿色荧光碳点，通过下述方法得到：
A)以碳水化合物的水溶液为碳源，加入至多元醇溶剂中制备混合液；
B)以无机酸作为催化剂，加入到步骤A的混合液中；
C)对步骤B的产物进行微波加热，加热至溶液颜色变为黑棕色但未出现沉淀时停止微波加热；
D)将步骤C的产物经分子截留量为100Da的透析袋进行透析，得到在365nm紫外光激发下发绿色荧光的碳点水溶液。
2.根据权利要求1所述的绿色荧光碳点，其中，碳水化合物为蔗糖，多元醇为一缩二乙二醇或甘油，无机酸为浓硫酸或浓盐酸。
3.根据权利要求1或2所述的绿色荧光碳点，其中，碳水化合物水溶液中碳水化合物的质量浓度为10-30％，碳水化合物水溶液与多元醇的体积比为1-3:3-1，无机酸的加入量为20到100μl/L。
4.权利要求1制备的绿色荧光碳点在细胞标记中的应用。
5.根据权利要求4所述的应用，其中，是将培养后的细胞加入含有绿色荧光碳点的培养基进行共孵育。
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