CN109588375A - 基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法，包括以下步骤：（1）生物相容性复合荧光碳点的制备：从鲅鱼内脏与桑叶中通过水热合成方法制备、提取荧光碳点；（2）蚕的饲养：将制备的水溶性荧光碳点喷洒在新鲜的桑叶上，给五龄蚕喂食，利用蚕自身的吸收转化，使复合荧光碳点进入蚕的丝腺；（3）荧光蚕丝的获得：继续饲喂含荧光碳点的桑叶，直至蚕吐丝结茧，收集结茧后的蚕茧，获得含有荧光的蚕丝。本发明的方法全过程无需任何浸染步骤，不使用任何粘合剂，不需要水洗、干燥等繁琐的步骤，在不损害蚕丝天然品质的条件下，实现荧光蚕丝的绿色制备，得到具有荧光特性的蚕丝。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法。
背景技术
蚕丝由于具有良好的机械性能、优异的生物相容性及良好的生物降解性而被广泛应用，近年来，天然蚕丝改性材料的研究逐渐引起人们的重视，越来越多的研究者在保持天然蚕丝原有特性的同时，将更多新功能引入蚕丝，如制备荧光蚕丝，将蚕丝良好的机械性能及在体内较好的生物降解性与荧光检测法灵敏度高、选择性好、操作性强等优点结合制备出荧光蚕丝可应用于生物医药领域，例如用于带有控释特性的癌症治疗，制备带有监测/检测功能的伤口敷料和组织工程支架等。
目前，制备荧光蚕丝的方法有很多，如：涂层法，吸附法，溶胶凝胶法，层层组装法，基因工程改造法等，涂层法通常需要将外源性的荧光物质如荧光染料或荧光纳米粒子通过粘结剂物理吸附交联到蚕丝的表面, 但是有机染料会对环境造成污染；吸附法利用分子间氢键、范德华力和离子键力使荧光物质吸附到蚕丝纤维表面，水洗过程容易使荧光物质脱落；溶胶凝胶法和层层组装法的同样面临荧光物质的稳定性问题，并且制备过程长，繁琐费力；家蚕基因工程改性方法：许多研究小组将荧光蛋白基因导入到家蚕体内，尝试利用蚕作为生物反应器生产重组蛋白，从而得到荧光蚕丝。例如利用基因工程技术将载入绿色荧光蛋白的病毒注入到雌性蚕蛾体内，对丝素蛋白重链进行改性得到发荧光的蚕丝(Bioinspiration & biomimetics, 2018, 13, 041003)，虽然改性家蚕基因是制备荧光蚕丝较为有效的一种方法，但是由于此方法过程复杂、成本高，无法进行产业化生产。
荧光碳点，即粒径小于10 nm的碳纳米粒子，是一种新型的碳荧光材料，由于碳点具有良好的光学性质，荧光强度比较高，光稳定性强等优点，且生物相容性好、毒性低，是优良的电子受体和电子供体，在生物成像、分析检测、传感、光电等领域具有广阔的应用前景，已经成为研究热点。水热法简单、高效率，应用最为广泛，Yan等(Talanta, 2013, 108, 59-65)利用环糊精、纤维素为碳源水热合成了碳点并且用于了细胞生物成像；Jiang等(Talanta, 2014, 127, 68-74)将雀巢咖啡经过热水浸泡后从上清液成功地分离出了荧光碳点。
荧光碳点作为一种新型发光材料，一经发现，就引起了人们极大的研究兴趣。其最吸引人的地方在于其具有良好的荧光性、光稳定性及生物相容性，因此，通过喂食法将荧光碳点引入养蚕过程中，有望获得经济、绿色和便捷的荧光蚕丝制备方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法，包括以下步骤：
A、取出新鲜鲅鱼内脏，剪碎并转移至反应釜中；
B、将反应釜放置于烘箱中，在高温下进行水热反应；
C、冷却至室温后，在高速转速下进行高速离心，即得到荧光碳点试剂1；
D、将桑叶片洗净晾干；
E、称取桑叶片剪碎并转移至反应釜中，加入超纯水混合均匀；
F、将反应釜放置于烘箱中，在高温下进行水热反应；
G、冷却至室温后，在高速转速下进行高速离心，即得到荧光碳点试剂2；
H、将荧光碳点试剂1与荧光碳点试剂2进行1：1混合得到最终的蚕食复合荧光碳点溶液；
I、在家蚕桑叶上喷洒复合荧光碳点溶液，晾干后喂食家蚕，由家蚕吸收复合荧光碳点进入丝腺，在纺丝过程中将复合荧光碳点结合进入蚕丝，即获得荧光蚕丝。
所述步骤B和步骤D中反应温度为180℃，反应时间为4小时。
所述步骤C和步骤G中转速为10000rpm，离心时间为30min。
所述步骤I中家蚕在一龄到四龄喂食普通桑叶，五龄开始喂食添加了喷洒复合荧光碳点的改性桑叶，直至家蚕停止进食。
所述桑叶与鲅鱼内脏是碳源，采用水热法制备。
所述改性桑叶是指将复合碳点溶液喷洒在新鲜的桑叶上。
同一批蚕从开始喂食改性桑叶到结茧期间，复合荧光碳点的添食浓度保持不变。
本发明一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法，可将所需的鲅鱼内脏属于水产加工边角料、废弃物，开发利用鲅鱼内脏制备具有潜在应用价值的荧光碳点，不仅节约了资源，又同时减少了环境污染，有利于资源循环利用、低碳环保；利用鲅鱼内脏制备荧光碳点，具有尺寸小，生物相容性及水溶性好等优点，由于鲅鱼内脏油脂含量高，所制备的荧光量子产率高，具有良好的荧光稳定性；利用桑叶制备荧光碳点，可以很好的利用桑叶本身的味道中和掩盖住了鲅鱼内脏碳点的味道，然后与鲅鱼内脏碳点复合使用，可以得到更易被蚕接受的复合荧光碳点，不会对蚕的生长和吐丝造成影响；过程简单、成本低、无污染、绿色环保等优势，所得的荧光蚕丝光稳定性强、无毒无害，具有良好的保存价值。
附图说明
图1是本发明一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法荧光光谱仪测得的复合碳点发射波长的三维立体光谱图。
图2是本发明一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法荧光光谱仪测得的复合碳点的激发波长与发射波长。
图3是本发明一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法的荧光蚕丝和普通蚕丝的荧光显微镜照片示意图。
图4 是本发明一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法的用FLS980荧光光谱仪测出荧光蚕丝的发射波长与碳点的发射波长基本一致，而与普通对照组有明显差异示意图。
具体实施方式
基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法，包括以下步骤：A、取出新鲜鲅鱼内脏，剪碎并转移至反应釜中；B、将反应釜放置于烘箱中，在高温下进行水热反应；C、冷却至室温后，在高速转速下进行高速离心，即得到荧光碳点试剂1；D、将桑叶片洗净晾干；E、称取桑叶片剪碎并转移至反应釜中，加入超纯水混合均匀；F、将反应釜放置于烘箱中，在高温下进行水热反应；G、冷却至室温后，在高速转速下进行高速离心，即得到荧光碳点试剂2；H、将荧光碳点试剂1与荧光碳点试剂2进行1：1混合得到最终的蚕食复合荧光碳点溶液；I、在家蚕桑叶上喷洒复合荧光碳点溶液，晾干后喂食家蚕，由家蚕吸收复合荧光碳点进入丝腺，在纺丝过程中将复合荧光碳点结合进入蚕丝，即获得荧光蚕丝。
实施例1，荧光碳点的制备，将鲅鱼内脏(1 g)或者桑叶(1 g)放入100 mL水热合成釜在180℃下水热合成反应4小时，将合成后的液体在10000 rpm下离心30分钟，取上清液即为鲅鱼内脏/桑叶荧光碳点溶液，再将荧光碳点溶液过滤除去不溶性杂质，冷冻干燥后得到碳点固体粉末以便定量使用。
实施例2，荧光碳点性质的表征，荧光碳点的荧光量子产率，荧光量子产率是反映荧光碳点本身发光能力的重要物理参数，荧光量子产率越高，发光能力越强，分别配置1mg/mL的三种碳点水溶液，在370 nm的激发光下激发，使用积分球测量碳点的荧光量子产率，以水溶液作为空白。经计算鲅鱼内脏碳点、复合碳点和纯桑叶碳点的荧光量子产率分别为67.13%，63.18%及62.60%(表1)，由数据结果可知，鲅鱼内脏的荧光量子产率最高，鲅鱼内脏-桑叶复合碳点的荧光量子产率居中；复合碳点的荧光光谱特征，如图1，由荧光光谱可知碳点的发射波长随着激发波长的增加而出现明显的红移现象，是一种典型的激发波长依赖型荧光碳点，如图2，是荧光光谱仪测得的复合碳点的激发波长与发射波长，该碳点在最大激发波长370 nm下的发射波长为461 nm，呈现出明亮的蓝色荧光，荧光组呈现的是整个蚕茧的荧光图，普通组呈现的是整个蚕茧的荧光图，图像清楚的表明了荧光组比空白组的荧光强度更强；荧光蚕茧和普通蚕茧的荧光成像图，如图3所示，荧光蚕丝和普通蚕丝的荧光显微镜照片，曝光时间分别是50ms和200 ms，食用了喷洒荧光碳点的家蚕结茧后的蚕丝比普通蚕丝相比有明显的荧光；荧光蚕丝与普通蚕丝稳态荧光光谱，图4表明了掺有复合碳点的荧光蚕丝与普通蚕丝的荧光光谱的形状是不同的，荧光蚕丝组的荧光在波长380nm和650nm之间表现为较宽的发射峰，而普通蚕丝表现为两个发射峰，本发明基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法，可将所需的鲅鱼内脏属于水产加工边角料、废弃物，开发利用鲅鱼内脏制备具有潜在应用价值的荧光碳点，不仅节约了资源，又同时减少了环境污染，有利于资源循环利用、低碳环保；利用鲅鱼内脏制备荧光碳点，具有尺寸小，生物相容性及水溶性好等优点，由于鲅鱼内脏油脂含量高，所制备的荧光量子产率高，具有良好的荧光稳定性；利用桑叶制备荧光碳点，可以很好的利用桑叶本身的味道中和掩盖住了鲅鱼内脏碳点的味道，然后与鲅鱼内脏碳点复合使用，可以得到更易被蚕接受的复合荧光碳点，不会对蚕的生长和吐丝造成影响；过程简单、成本低、无污染、绿色环保等优势，所得的荧光蚕丝光稳定性强、无毒无害，具有良好的保存价值。
表1鲅鱼内脏碳点、复合碳点和桑叶碳点的荧光性质
Claims (7)
1.一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、取出新鲜鲅鱼内脏，剪碎并转移至反应釜中；
B、将反应釜放置于烘箱中，在高温下进行水热反应；
C、冷却至室温后，在高速转速下进行高速离心，即得到荧光碳点试剂1；
D、将桑叶片洗净晾干；
E、称取桑叶片剪碎并转移至反应釜中，加入超纯水混合均匀；
F、将反应釜放置于烘箱中，在高温下进行水热反应；
G、冷却至室温后，在高速转速下进行高速离心，即得到荧光碳点试剂2；
H、将荧光碳点试剂1与荧光碳点试剂2进行1：1混合得到最终的蚕食复合荧光碳点溶液；
I、在家蚕桑叶上喷洒复合荧光碳点溶液，晾干后喂食家蚕，由家蚕吸收复合荧光碳点进入丝腺，在纺丝过程中将复合荧光碳点结合进入蚕丝，即获得荧光蚕丝。
2.根据权利要求1所述的一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法，其特征在于：所述步骤B和步骤D中反应温度为180℃，反应时间为4小时。
3.根据权利要求1所述的一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法，其特征在于：所述步骤C和步骤G中转速为10000rpm，离心时间为30min。
4.根据权利要求1所述的一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法，其特征在于：所述步骤I中家蚕在一龄到四龄喂食普通桑叶，五龄开始喂食添加了喷洒复合荧光碳点的改性桑叶，直至家蚕停止进食。
5.根据权利要求1所述的一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法，其特征在于：所述桑叶与鲅鱼内脏是碳源，采用水热法制备。
6.根据权利要求4所述的一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法，其特征在于：所述改性桑叶是指将复合碳点溶液喷洒在新鲜的桑叶上。
7.根据权利要求4所述的一种基于鲅鱼内脏和桑叶复合碳点的荧光蚕丝制备方法，其特征在于：同一批蚕从开始喂食改性桑叶到结茧期间，复合荧光碳点的添食浓度保持不变。
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