CN109207143A - 一种功能化修饰的荧光碳量子点及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种功能化修饰的荧光碳量子点及其制备方法和应用，该制备方法包括制备得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；再制备得到柠檬酸修饰的β‑环糊精；进而制备得到β‑环糊精‑聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；随后，制备得到马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷；进而制备得到RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷；再通过β‑环糊精‑聚乙烯亚胺修饰的碳量子点与RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷主客体自由组装得到RGD多肽‑β‑环糊精‑聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。该方法制备得到的功能化修饰的荧光碳量子点易于被干细胞摄取，提高了干细胞对荧光碳量子点的摄取率。

Description

一种功能化修饰的荧光碳量子点及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域，具体涉及一种功能化修饰的荧光碳量子点及其制备方法和应用。
背景技术
碳量子点(Carbon dots,CDs)是一种尺寸在10nm以下且单分散性的荧光碳颗粒晶体，是具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应的纳米尺寸粒子。作为一种新型的半导体纳米材料，碳量子点具有优秀的光学性质，良好的水溶性、低毒性、环境友好、原料来源广、成本低、生物相容性好等诸多优点，自从碳量子点被首次发现以来，人们开发出了许多合成方法，包括电弧放电法、激光销蚀法、电化学合成法、化学氧化法、燃烧法、水热合成法、微波合成法、模板法等。碳量子点的应用广泛，在医学成像技术、环境监测、化学分析、催化剂制备、能源开发等许多的领域都有较好的应用前景
干细胞移植治疗是一门先进的医学技术，为一些疑难杂症的治疗带来了希望。干细胞移植治疗是把健康的干细胞移植到患者体内，以达到修复或替换受损细胞或组织，从而达到治愈的目的；然而，由于干细胞比较难摄取纳米物质，对商品化的碳量子点的摄取效率很低，导致碳量子点在干细胞追踪中变得困难，无法准确确定干细胞的去向。
发明内容
本发明实施例的第一目的在于提供一种功能化修饰的荧光碳量子点的制备方法，通过该方法制备得到的功能化修饰的荧光碳量子点易于被干细胞摄取，提高了干细胞对荧光碳量子点的摄取率。
本发明实施例的第二目的在于提供一种功能化修饰的荧光碳量子点，该功能化修饰的荧光碳量子点通过特定功能化的修饰易于被干细胞摄取，而且该功能化修饰的荧光碳量子点纯度高、粒径小且颗粒分布均匀。
本发明实施例的第三目的在于提供一种功能化修饰的荧光碳量子点的应用，该应用将功能化修饰的荧光碳量子点应用在干细胞示踪成像中，能够清楚确定干细胞的去向并使得干细胞追踪更加容易。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明实施例第一方面提供一种功能化修饰的荧光碳量子点的制备方法，该制备方法包括如下步骤：
(a)将柠檬酸、聚乙烯亚胺和水混合得到混合物；
(b)将混合物蒸发水分至凝胶状，添加去离子水，继续蒸发水分至凝胶状，重复上述添加去离子水，蒸发水分至凝胶状操作至凝胶状混合物变为橙色，再将橙色凝胶状混合物进行稀释、纯化得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；
(c)将β-环糊精、柠檬酸和去离子水混合进行反应，反应产物进行纯化、真空干燥得到柠檬酸修饰的β-环糊精；
(d)将柠檬酸修饰的β-环糊精、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺和去离子水混合、超声处理；随后，添加聚乙烯亚胺修饰的碳量子点，继续超声处理、搅拌、纯化得到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；
(e)将马来酰亚胺聚乙二醇氨基与1-金刚烷甲酰氯添加到氯仿中进行反应，反应结束后，将反应溶液进行过滤、透析得到马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷；
(f)向得到的马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷中添加巯基化的RGD多肽进行反应、透析、冷冻干燥得到RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷；
(g)将β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点溶于水中，随后，在超声条件下，将RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷逐渐加入到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点水溶液中，通过主客体自由组装得到RGD多肽-β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。
本发明通过上述制备方法制备得到的功能化修饰的荧光碳量子点易于被干细胞摄取，提高了干细胞对荧光碳量子点的摄取率；本发明通过选择特定的活化剂(1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺和N-羟基丁二酰亚胺)能够提高柠檬酸修饰的β-环糊精的反应活性，促进充分反应，提高β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的产率以及避免副产物产生；此外，该方法制备得到的功能化修饰的荧光碳量子点纯度高、成本低。
本发明中对各步骤中条件不做严格限制，优选地，所述步骤(a)中，柠檬酸、聚乙烯亚胺和水的质量比为(0.8-1.2)∶(0.4-0.6)∶(8-12)；优选为1∶0.5∶10。
优选地，所述步骤(b)中，蒸发温度为150-180℃；去离子水添加量与步骤(a)中水的质量比为1∶(8-12)；稀释采用的溶剂为去离子水；纯化采用硅胶柱色谱法进行，所述硅胶柱色谱法采用的展开剂为0.005-0.015mol/L HCl；硅胶目数为200-300目。通过蒸发温度的控制，能够避免温度过高促使反应物质发生变质，影响产物颗粒的大小和均匀程度；并通过特定纯化方法能够提高产物纯度。
优选地，所述步骤(c)中，β-环糊精、柠檬酸和去离子水的质量比为(2.5-3.5)∶(1.0-1.04)∶(1.5-2.0)；反应温度为100-110℃；反应时间为2.5-3.5h；纯化方式为萃取，萃取采用的溶剂为异丙醇；真空干燥温度为55-65℃，时间为23-25h。通过进行萃取能够去除未反应的组分和副产物，提高产品纯度。
优选地，所述步骤(d)中，柠檬酸修饰的β-环糊精、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺和去离子水的质量比为(55-65)∶(25-35)∶(20-28)∶(55-65)；聚乙烯亚胺修饰的碳量子点添加量与柠檬酸修饰的β-环糊精质量比为1∶(2.5-3.5)；超声处理时间分别为25-35min，超声频率为40-60KHz；纯化采用透析袋进行，所述透析袋分子量为8000-14000；搅拌速度为150-200r/min，搅拌时间为23-25h。
优选地，所述步骤(e)中，马来酰亚胺聚乙二醇氨基与1-金刚烷甲酰氯的质量比为(6-10)∶1；反应温度为45-55℃，反应时间为22-26h；透析采用分子量为3000的透析膜进行；1-金刚烷甲酰氯与氯仿的质量体积比为5∶(1.8-2.2)mg/ml。
优选地，所述步骤(f)中，巯基化的RGD多肽添加量与1-金刚烷甲酰氯的质量比为9∶(95-105)；反应温度为室温，反应时间为1.5-2.5h；透析采用分子量为3000的透析膜进行；冷冻干燥时间为5-6天。
优选地，所述步骤(g)中，β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点与水的质量比为(1.3-1.7)∶1；超声频率为40-60KHz；RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷添加量与β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点质量比为9∶(25-35)。
本发明实施例第二方面提供一种功能化修饰的荧光碳量子点，该功能化修饰的荧光碳量子点由上述制备方法制备得到。该功能化修饰的荧光碳量子点通过特定功能化的修饰易于被干细胞摄取，而且该功能化修饰的荧光碳量子点纯度高、粒径小以及颗粒分布均匀。
本发明实施例第三方面提供一种功能化修饰的荧光碳量子点在干细胞示踪成像中的应用。该应用将功能化修饰的荧光碳量子点用于干细胞示踪成像中，能够清楚、准确确定干细胞的去向并使得干细胞追踪更加容易。
本发明实施例具有如下优点：
(1)本发明通过特定制备方法得到的功能化修饰的荧光碳量子点易于被干细胞摄取，提高了干细胞对荧光碳量子点的摄取率。
(2)根据本发明方法制备得到的功能化修饰的荧光碳量子点纯度高、成本低。
(3)本发明提供的功能化修饰的荧光碳量子点粒径小且颗粒分布均匀。
(4)本发明将功能化修饰的荧光碳量子点应用在干细胞示踪成像中，能够清楚、准确确定干细胞的去向并使得干细胞追踪更加容易。
附图
图1为本申请实施例1-3制备方法的流程示意图；
图2为本申请实验例中人骨髓间充质干细胞摄取商品化的碳量子点的荧光图；
图3为本申请实验例中人骨髓间充质干细胞摄取本申请实施例3制备得到的RGD多肽-β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的荧光图；
图4为本申请实验例中流式细胞术分析结果图；
图5为本申请实施例3中制备得到的β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的XRD图；
图6为本申请实施例3中制备得到的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点、柠檬酸修饰的β-环糊精和β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的红外光谱图；
图7为本申请实施例3中制备得到的β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的TEM图；
图8为本申请实施例3中制备得到的β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的DLS图；
图9为本申请实施例3中制备得到的β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的荧光光谱图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购买获得的常规产品。
本申请实施例采用的各种试剂如下：
柠檬酸：来源于摩贝化学；
聚乙烯亚胺：来源于上海阿拉丁生化科技股份有限公司；
β-环糊精：来源于山东智源生物科技有限公司；
1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺：来源于上海百灵威科技有限公司；
N-羟基丁二酰亚胺：来源于上海百灵威科技有限公司；
透析袋(分子量为8000-14000)：来源于南京森贝伽生物科技有限公司。
实施例1
本实施例为一种功能化修饰的荧光碳量子点的制备方法，如图1所示，该制备方法包括如下步骤：
(a)将柠檬酸0.8g、聚乙烯亚胺0.6g和水12g混合得到混合物；
(b)将混合物在150℃下，蒸发水分至凝胶状，添加去离子水0.7g，继续蒸发水分至凝胶状，重复添加去离子水，蒸发水分至凝胶状操作至凝胶状混合物变为橙色，再将橙色凝胶状混合物采用去离子水进行稀释至8ml，采用硅胶柱色谱法对稀释液进行纯化，纯化得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；其中，硅胶柱色谱法采用的展开剂为0.005mol/L HCl；硅胶目数为200-300目；
(c)将β-环糊精3.5g、柠檬酸1.04g和去离子水1.5g混合在100℃下，在循环空气烘箱中反应2.5h，反应产物采用异丙醇经索氏萃取5h，在55℃下，真空干燥25h得到柠檬酸修饰的β-环糊精；
(d)将柠檬酸修饰的β-环糊精55mg、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺35mg、N-羟基丁二酰亚胺20mg和去离子水65g混合，在恒定频率40KHz下超声处理35min；随后，添加聚乙烯亚胺修饰的碳量子点17.2mg，继续在恒定频率40KHz下超声处理35min；随后在室温下，以150r/min的转速搅拌25h，采用分子量为8000-14000透析袋进行纯化得到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；
(e)将马来酰亚胺聚乙二醇氨基250mg与1-金刚烷甲酰氯25mg添加到11ml氯仿中，在55℃下反应22h，反应结束后，将反应溶液进行过滤，并采用分子量为3000的透析膜进行透析得到马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷；
(f)向得到的马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷中添加巯基化的RGD多肽2.15mg，并在室温下反应2.5h，采用分子量为3000的透析膜进行透析纯化，再冷冻干燥5天得到RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷；
(g)将β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点8.5g溶于5g水中，随后，在恒定频率60KHz超声条件下，将RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷2.25mg逐渐加入到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点水溶液中，得到RGD多肽-β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。
实施例2
本实施例为一种功能化修饰的荧光碳量子点的制备方法，如图1所示，该制备方法包括如下步骤：
(a)将柠檬酸1.2g、聚乙烯亚胺0.4g和水8g混合得到混合物；
(b)将混合物在180℃下，蒸发水分至凝胶状，添加去离子水1.5g，继续蒸发水分至凝胶状，重复添加去离子水，蒸发水分至凝胶状操作至凝胶状混合物变为橙色，再将橙色凝胶状混合物采用去离子水进行稀释至12ml，采用硅胶柱色谱法对稀释液进行纯化，纯化得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；其中，硅胶柱色谱法采用的展开剂为0.015mol/LHCl；硅胶目数为200-300目；
(c)将β-环糊精2.5g、柠檬酸1.0g和去离子水2.0g混合在110℃下，在循环空气烘箱中反应3.5h，反应产物采用异丙醇经索氏萃取6h，在65℃下，真空干燥23h得到柠檬酸修饰的β-环糊精；
(d)将柠檬酸修饰的β-环糊精65mg、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺25mg、N-羟基丁二酰亚胺28mg和去离子水55g混合，在恒定频率60KHz下超声处理25min；随后，添加聚乙烯亚胺修饰的碳量子点24mg，继续在恒定频率60KHz下超声处理25min；随后在室温下，以200r/min的转速搅拌23h，采用分子量为8000-14000透析袋进行纯化得到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；
(e)将马来酰亚胺聚乙二醇氨基150mg与1-金刚烷甲酰氯25mg添加到9ml氯仿中，在45℃下反应26h，反应结束后，将反应溶液进行过滤，并采用分子量为3000的透析膜进行透析得到马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷；
(f)向得到的马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷中添加巯基化的RGD多肽2.36mg，并在室温下反应1.5h，采用分子量为3000的透析膜进行透析纯化，再冷冻干燥6天得到RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷；
(g)将β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点6.5g溶于5g水中，随后，在恒定频率40KHz超声条件下，将RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷2.25mg逐渐加入到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点水溶液中，得到RGD多肽-β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。
实施例3
本实施例为一种功能化修饰的荧光碳量子点的制备方法，如图1所示，该制备方法包括如下步骤：
(a)将柠檬酸1.0g、聚乙烯亚胺0.5g和水10g混合得到混合物；
(b)将混合物在160℃下，蒸发水分至凝胶状，添加去离子水1.0g，继续蒸发水分至凝胶状，重复添加去离子水，蒸发水分至凝胶状操作至凝胶状混合物变为橙色，再将橙色凝胶状混合物采用去离子水进行稀释至10ml，采用硅胶柱色谱法对稀释液进行纯化，纯化得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；其中，硅胶柱色谱法采用的展开剂为0.01mol/LHCl；硅胶目数为200-300目；
(c)将β-环糊精3.0g、柠檬酸1.02g和去离子水1.8g混合在100-110℃下，在循环空气烘箱中反应3.0h，反应产物采用异丙醇经索氏萃取6h，在60℃下，真空干燥24h得到柠檬酸修饰的β-环糊精；
(d)将柠檬酸修饰的β-环糊精60mg、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺30mg、N-羟基丁二酰亚胺24mg和去离子水60g混合，在恒定频率50KHz下超声处理30min；随后，添加聚乙烯亚胺修饰的碳量子点20mg，继续在恒定频率50KHz下超声处30min；随后在室温下，以180r/min的转速搅拌24h，采用分子量为8000-14000透析袋进行纯化得到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；
(e)将马来酰亚胺聚乙二醇氨基200mg与1-金刚烷甲酰氯25mg添加到10ml氯仿中，在50℃下反应24h，反应结束后，将反应溶液进行过滤，并采用分子量为3000的透析膜进行透析得到马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷；
(f)向得到的马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷中添加巯基化的RGD多肽2.25mg，并在室温下反应2.0h，采用分子量为3000的透析膜进行透析纯化，再冷冻干燥6天得到RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷；
(g)将β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点7.5g溶于5g水中，随后，在恒定频率50KHz超声条件下，将RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷2.25mg逐渐加入到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点水溶液中，得到RGD多肽-β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点(RGD-β-CD-bPEI-CDs)。
实验例1
一、人骨髓间充质干细胞的培养和接种
将人骨髓间充质干细胞(购自赛业(广州)生物科技有限公司)用Dulbecco'sModified Eagle Medium添加10％Fetal bovine serum(FBS)传代培养，细胞密度为70％左右时进行消化形成单细胞悬液，以10×105个/mL的细胞密度加入6孔培养板中待用。
二、人骨髓间充质干细胞摄取碳量子点的荧光分析
将商品化的碳量子点(购买自星紫(上海)新材料技术开发有限公司，WB-11144-10)和本申请实施例3制备得到的RGD-β-CD-bPEI-CDs以终浓度1mg/mL加入6孔培养板中，并与人骨髓间充质干细胞共同抚育4h后，用PBS缓冲液清洗3次去掉没有被细胞摄取的CDs和RGD-β-CD-bPEI-CDs，通过365nm的光源激发，通过共焦显微镜(Confocal Laser ScanningMicroscope,CLSM,OLYMPUS FV1000)得到人骨髓间充质干细胞摄取商品化的碳量子点的荧光图如图2所示，人骨髓间充质干细胞摄取本申请实施例3制备得到的RGD-β-CD-bPEI-CDs的荧光图如图3所示；
由图2和图3所示，商品化的碳量子点和本申请实施例3制备得到的RGD-β-CD-bPEI-CDs都可以在4h后被人骨髓间充质干细胞摄取，并且本申请实施例3制备得到的RGD-β-CD-bPEI-CDs的摄取效果好于商品化的碳量子点。
三、人骨髓间充质干细胞摄取碳量子点效率的流式细胞术分析
将商品化的碳量子点(购买自星紫(上海)新材料技术开发有限公司，WB-11144-10)和本申请实施例3制备得到的RGD-β-CD-bPEI-CDs以终浓度1mg/mL加入6孔培养板中，与人骨髓间充质干细胞共同抚育4h后，用PBS缓冲液清洗3次去掉没有被细胞摄取的CDs和RGD-β-CD-bPEI-CDs，消化细胞形成单细胞悬液，通过流式细胞仪(flow cytometry,FCM,BDLSRFortessaTM)分析细胞摄取效率；分析结果参见图4；图中，A为无摄取碳量子点的干细胞；B为摄取商品化碳量子点的干细胞；C为摄取本申请实施例3制备得到的RGD-β-CD-bPEI-CDs的干细胞。
由图4可知，本申请实施例3制备得到的RGD-β-CD-bPEI-CDs摄取效率显著高于商品化碳量子点的摄取效率。
实验例2
一、采用X’Pertpro Philips型射线粉末衍射仪分别得到实施例3制备得到的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点和β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的XRD图，如图5所示；
由图5可知，在聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的图谱中，2θ＝25°处出现的衍射峰对应碳材料(002)镜面的无序排列；在β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的图谱中，出现了新的衍射峰，表明经β-环糊精修饰后的碳量子点的晶型结构发生了改变。
二、采用傅立叶变换光谱仪(Nicolet Avatar 360)分别得到实施例3中制备得到的聚乙烯亚胺修饰的碳量子点、柠檬酸修饰的β-环糊精和β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的红外光谱图；如图6所示，图中，a代表聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的光谱图；b代表柠檬酸修饰的β-环糊精的红外光谱图；c代表β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的红外光谱图；
由图6可知，聚乙烯亚胺修饰的碳量子点有聚乙稀亚胺的特征吸收带，包括3376和1541cm-1处的N-H伸缩振动，2937和2843cm-1处的-CH2伸缩振动和1024cm-1处的C-N伸缩振动，同时1648cm-1处的尖锐峰对应酰胺键的吸收峰(-CONH-)。图(b)表明柠檬酸修饰的β-环糊精仍有β-环糊精的特征吸收峰，即937、1024、1076和1149cm-1，其中937cm-1的吸收峰对应R-1,4键的骨架振动，1149cm-1的吸收峰由v(C-O-C)的非对称振动引起，而1076和1024cm-1的吸收峰对应v(C-C/C-0)的耦合伸缩振动。在图(c)中同样出现了β-环糊精的特征吸收峰(937、1024、1076和1149cm-1)，可证明β-环糊精被成功地修饰到碳量子点的表面。
三、采用透射电子显微镜(TEM,Tecnai G2F30,Netherland)得到本申请实施例3中制备得到的β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的TEM图；如图7所示；
采用动态光散射Dynamic Light Scattering(DLS)粒度仪得到本申请实施例3中制备得到的β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的DLS图；如图8所示；
由图7、图8可知，β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点的形貌为圆球形，颗粒分布均一，粒径为4-6nm。
四、采用紫外-可见光荧光光谱仪(UV-vis)得到本申请实施例3中制备得到的β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点在365nm紫外灯照射下的荧光光谱，如图9所示。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，但本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种功能化修饰的荧光碳量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(a)将柠檬酸、聚乙烯亚胺和水混合得到混合物；
(b)将混合物蒸发水分至凝胶状，添加去离子水，继续蒸发水分至凝胶状，重复上述添加去离子水，蒸发水分至凝胶状操作至凝胶状混合物变为橙色，再将橙色凝胶状混合物进行稀释、纯化得到聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；
(c)将β-环糊精、柠檬酸和去离子水混合进行反应，反应产物进行纯化、真空干燥得到柠檬酸修饰的β-环糊精；
(d)将柠檬酸修饰的β-环糊精、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺和去离子水混合、超声处理；随后，添加聚乙烯亚胺修饰的碳量子点，继续超声处理、搅拌、纯化得到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点；
(e)将马来酰亚胺聚乙二醇氨基与1-金刚烷甲酰氯添加到氯仿中进行反应，反应结束后，将反应溶液进行过滤、透析得到马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷；
(f)向得到的马来酰亚胺聚乙二醇金刚烷中添加巯基化的RGD多肽进行反应、透析、冷冻干燥得到RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷；
(g)将β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点溶于水中，随后，在超声条件下，将RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷逐渐加入到β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点水溶液中，得到RGD多肽-β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，柠檬酸、聚乙烯亚胺和水的质量比为(0.8-1.2)∶(0.4-0.6)∶(8-12)。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中，蒸发温度为150-180℃；去离子水添加量与步骤(a)中水的质量比为1∶(8-12)；纯化采用硅胶柱色谱法进行，所述硅胶柱色谱法采用的展开剂为0.005-0.015mol/L HCl；硅胶目数为200-300目。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(c)中，β-环糊精、柠檬酸和去离子水的质量比为(2.5-3.5)∶(1.0-1.04)∶(1.5-2.0)；反应温度为100-110℃；反应时间为2.5-3.5h；纯化方式为萃取，萃取采用的溶剂为异丙醇；真空干燥温度为55-65℃，时间为23-25h。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(d)中，柠檬酸修饰的β-环糊精、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺、N-羟基丁二酰亚胺和去离子水的质量比为(55-65)∶(25-35)∶(20-28)∶(55-65)；聚乙烯亚胺修饰的碳量子点添加量与柠檬酸修饰的β-环糊精质量比为1∶(2.5-3.5)；超声处理时间分别为25-35min，超声频率为40-60KHz；纯化采用透析袋进行，所述透析袋分子量为8000-14000；搅拌速度为150-200r/min，搅拌时间为23-25h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(e)中，马来酰亚胺聚乙二醇氨基与1-金刚烷甲酰氯的质量比为(6-10)∶1；反应温度为45-55℃，反应时间为22-26h；透析采用分子量为3000的透析膜进行。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(f)中，巯基化的RGD多肽添加量与1-金刚烷甲酰氯的质量比为9∶(95-105)；反应温度为室温，反应时间为1.5-2.5h；透析采用分子量为3000的透析膜进行；冷冻干燥时间为5-6天。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(g)中，β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点与水的质量比为(1.3-1.7)∶1；超声频率为40-60KHz；RGD多肽修饰的聚乙二醇金刚烷添加量与β-环糊精-聚乙烯亚胺修饰的碳量子点质量比为9∶(25-35)。
9.一种功能化修饰的荧光碳量子点，其特征在于，由权利要求1-8任一所述的制备方法制备得到。
10.权利要求9所述的功能化修饰的荧光碳量子点在干细胞示踪成像中的应用。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109307665A (zh) * 2018-10-25 2019-02-05 同济大学 一种利用荧光碳量子点检测Fe3+的方法
CN109705029A (zh) * 2019-01-18 2019-05-03 苏州大学 羟基吡啶酮类化合物修饰的碳量子点及其制备和应用
CN110643181A (zh) * 2019-08-30 2020-01-03 北京化工大学 一种硅烷碳量子点增容的聚合物共混物及制备方法和应用
CN114107215A (zh) * 2021-11-25 2022-03-01 杭州凤喆凰生物科技有限公司 碳点介导siTnfα调控炎症促进间充质干细胞软骨分化的方法
CN115501350A (zh) * 2022-10-18 2022-12-23 浙江大学 一种荧光超分子纳米载体及其制备方法与应用
CN116285974A (zh) * 2023-03-17 2023-06-23 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种高量子产率和光稳定性的碳基量子点的制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103359707A (zh) * 2013-07-26 2013-10-23 西南大学 一种低温一步法合成高量子产率且具有上转换荧光的碳点的方法
CN107343961A (zh) * 2017-03-08 2017-11-14 东华大学 一种基于rgd多肽修饰的超支化聚乙烯亚胺纳米探针的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103359707A (zh) * 2013-07-26 2013-10-23 西南大学 一种低温一步法合成高量子产率且具有上转换荧光的碳点的方法
CN107343961A (zh) * 2017-03-08 2017-11-14 东华大学 一种基于rgd多肽修饰的超支化聚乙烯亚胺纳米探针的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YIMEI LU ET AL.: "Aqueous synthesized near-infrared-emitting quantum dots for RGD-based in vivo active tumour targeting", 《NANOTECHNOLOGY》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109307665A (zh) * 2018-10-25 2019-02-05 同济大学 一种利用荧光碳量子点检测Fe3+的方法
CN109307665B (zh) * 2018-10-25 2020-07-14 同济大学 一种利用荧光碳量子点检测Fe3+的方法
CN109705029A (zh) * 2019-01-18 2019-05-03 苏州大学 羟基吡啶酮类化合物修饰的碳量子点及其制备和应用
CN110643181A (zh) * 2019-08-30 2020-01-03 北京化工大学 一种硅烷碳量子点增容的聚合物共混物及制备方法和应用
CN114107215A (zh) * 2021-11-25 2022-03-01 杭州凤喆凰生物科技有限公司 碳点介导siTnfα调控炎症促进间充质干细胞软骨分化的方法
CN115501350A (zh) * 2022-10-18 2022-12-23 浙江大学 一种荧光超分子纳米载体及其制备方法与应用
CN115501350B (zh) * 2022-10-18 2024-04-26 浙江大学 一种荧光超分子纳米载体及其制备方法与应用
CN116285974A (zh) * 2023-03-17 2023-06-23 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 一种高量子产率和光稳定性的碳基量子点的制备方法

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