CN111909691A - 一种可光热抗菌近红外碳量子点的制备方法及其产品和应用 - Google Patents

一种可光热抗菌近红外碳量子点的制备方法及其产品和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可光热抗菌近红外碳量子点的制备方法及其产品和应用，该制备方法包括：将尿素、柠檬酸和氯化铜加入到二甲基亚砜中搅拌混匀，高温反应，待反应产物冷却，将其与乙醇混合，进行离心，将所得沉淀物溶于去离子水中，经透析、冷冻干燥后即可得到近红外碳量子点。本发明得到近红外碳量子点，与其它碳量子点相比，在生物医用领域可实现光热杀菌且可实现细胞成像，该近红外碳量子点具有良好的生物相容性，低毒性，良好的杀菌性能且不会产生细菌耐药性等，因此在未来的生物成像以及抗菌领域具有广阔的应用前景。

Description

一种可光热抗菌近红外碳量子点的制备方法及其产品和应用
技术领域
本发明属于生物成像、抗菌碳纳米技术领域，具体涉及一种可光热抗菌近红外碳量子点的制备方法及其产品和应用。
背景技术
细菌感染是人类健康面临的全球最大挑战之一，传统的抗菌策略以抗生素治疗为主，但是，抗生素的大量使用引起了细菌菌株的耐药性问题，威胁人类的生命，增加治疗感染的经济负担，因此，迫切需要开发新的抗菌疗法。近年来，随着纳米技术的飞速发展，许多纳米材料被应用于抗菌领域，例如金属纳米颗粒，金属硫化物/氧化物均显示了优异的抗菌性能，然而，这些纳米颗粒优异的抗菌性能是通过释放有毒物质到细菌细胞中实现，对正常组织细胞有一定的副作用。因此迫切需要设计开发一种具有良好生物相容性、低毒性且具有良好抗菌性能的材料。在众多的生物医学材料中，碳材料因其良好的生物相容性和出色的化学稳定性而备受关注。
碳量子点(Carbon quantum dots,CQDs)是一类低成本碳纳米材料的统称，该材料于2004年首次报道，其具有独特的物理化学特性，包括尺寸小，优异的生物相容性，高量子产率(QY)，荧光可调性，易于表面改性等，已经成为有前途的生物医学应用纳米材料。目前，碳量子点已广泛应用于生物成像，生物传感，药物递送，生物催化及组织工程等领域，在抗菌领域也逐渐引起了研究者的关注，增强碳材料抗菌性能最常见的方法是制备杂化材料，例如ZnO或Ag纳米粒子修饰的石墨烯，但是这种策略依然会引起细胞毒性，因此，寻找一种新的策略来提高碳材料的抗菌性能仍然是一个挑战。最近，基于纳米材料的辐射光热疗法(PTT)应用于多种领域引起了越来越多研究者的关注，并且基于各种纳米药物的近红外激光触发光热疗法已成为最有效的抗菌策略之一。
发明内容
发明目的：针对现有抗菌材料存在的问题，本发明制备了一种可光热抗菌近红外碳量子点(简称RCQDs)，本发明制备的近红外碳量子点制备方法简单便捷并且不需要昂贵仪器，可以弥补该技术空白以及同时应用多个领域的空白；解决了：1、含有金属元素纳米材料的细胞毒性问题；2、治疗细菌感染过程中出现的耐药性问题；3、传统抗菌材料引起副作用的问题。
本发明还提供了所述制备方法制备的生物相容性良好且在近红外处有吸收的碳量子点及其在生物成像方面和光热抗菌方面的应用。
技术方案：本发明所述一种可光热抗菌近红外碳量子点的制备方法，包括如下步骤：
将尿素、柠檬酸和氯化铜加入到二甲基亚砜中，磁力搅拌一定时间，待反应物形成透明溶液后，将其放入反应釜中高温反应，待反应产物冷却，将其与乙醇混合，进行离心，将所得沉淀物溶于去离子水中，经透析、冷冻干燥后即可得到近红外碳量子点。
其中，所述尿素、柠檬酸和氯化铜与二甲基亚砜的比例为每3～6g尿素、1～2g柠檬酸、0.25～0.5g氯化铜用二甲基亚砜25～30mL溶解。
其中，所述高温反应为在160～180℃的条件下反应4～8h；所述待反应产物冷却为冷却至20～30℃。
其中，所述待反应产物冷却，将其与乙醇按照体积比为1:2～3的比例混合。
作为优选，所述离心是在8000～10000rpm的条件下离心8～15min。
进一步地，所述将所得沉淀物溶于去离子水中，其是将沉淀物加入到去离子水中，在室温下超声30～40min。分散开即可。
其中，所述透析为将溶液在1000Da的透析袋中透析3～5天。
其中，所述冷冻干燥温度为-60～-50℃，真空度为9～10Pa，处理时间为20～24h。
作为优选，所述将尿素、柠檬酸和氯化铜加入到二甲基亚砜中，其是将尿素、柠檬酸和氯化铜加入到二甲基亚砜中，先在15～25℃磁力搅拌20～30min，使其混合均匀，并溶解。
进一步地，所述搅拌反应，其搅拌速度为800～1000r/min。
本发明所述的可光热抗菌近红外碳量子点的制备方法所制备的可光热抗菌近红外碳量子点。
作为优选，所述的可光热抗菌近红外碳量子点，其平均粒径为4.0～5.2nm，层间距为0.32～0.36nm，在近红外800-1000nm处有吸收。
本发明所述的可光热抗菌近红外碳量子点的制备方法所制备的可光热抗菌近红外碳量子点在生物成像和光热抗菌中的应用。
其中，所述近红外碳量子点在细胞荧光标记方面的应用，具体过程为：将生长状况良好的人乳腺癌细胞MCF-7细胞，加入制备得到的近红外碳量子点，在37℃的CO2培养箱中培养，使用激光共聚焦荧光显微镜在405nm、488nm和543nm激发下观察细胞荧光状态，并拍照记录。
其中，所述近红外碳量子点在光热抗菌方面的应用，具体过程为：采用革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌进行菌落数和细菌活性实验，拍照并测定。如将近红外碳量子点分别加入到大肠杆菌和金黄色葡萄球菌中后，使用808nm激光在2.0Wcm-2的功率密度下照射10分钟，在振荡培养箱中过夜，取适量菌液涂布到固体培养基表面，在振荡培养箱中培养18-24h，然后拍照记录。
本发明将尿素、柠檬酸和氯化铜加入到二甲基亚砜中，采用溶剂热方法制备，将其置于反应釜中，在一定温度下反应，待合成产物冷却，将其与乙醇按照一定比例混合，进行离心、重悬浮、透析、冷冻干燥等系列操作，即可得到近红外碳量子点。使用MCF-7探究其在生物成像领域的应用，使用大肠杆菌和金黄色葡萄球菌探究其在光热抗菌领域的应用，与其它改性碳量子点相比，本发明使用铜掺杂但不会引起细胞毒性问题，并且在生物医用领域可实现光热杀菌且可实现细胞成像，该近红外碳量子点具有良好的生物相容性，低毒性，良好的杀菌性能且不会产生细菌耐药性等，因此在未来的生物成像以及抗菌领域具有广阔的应用前景。
基于纳米材料的光热疗法因其具有较小侵入性、较少副作用以及时空选择性、低毒性的优势且具有高空间分辨率和组织穿透深度，因此在生物医用领域发挥了越来越大的作用。本发明制备的碳量子点在近红外区域有吸收，因此可采用光热疗法杀灭细菌，当用808nm激光器照射时，近红外碳量子点会将光能转化成热量，造成细菌细胞膜一定程度的损伤，因而细胞内营养物质泄漏，引起细菌死亡。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)本发明所制备的近红外碳量子点，采用溶剂热的方法一步合成，不需要加入任何光敏剂即可在近红外处有吸收，简化了实验过程，提高了制备过程效率，同时也不需要昂贵仪器，制备简单，成本低，可大规模生产应用。
(2)本发明所制备的近红外碳量子点具有尺寸小，优越的荧光性能，良好的生物相容性和低毒性等特点，可实现其在生物成像方面的应用。
(3)本发明所制备的近红外碳量子点，具有激发波长依赖性，此外荧光量子产率较高，在生物成像领域具有较大优势。
(4)本发明所制备的近红外碳量子点，可用于光热抗菌，副作用较小，且使用无机纳米材料，不会产生耐药性。
(5)本发明所制备的近红外碳量子点，具有优异的抗菌性能，与空白组相比杀菌效果显著提高，此外还有较高的光热转换效率，在相同近红外照射时间内，温度上升快，杀菌效率高。
附图说明
图1是本发明实施例1的近红外碳量子点的透射电镜图；图中显示近红外碳量子点形状近似球形，分散性良好，粒径约为4.0nm。
图2是本发明实施例1的近红外碳量子点XRD图谱；图中显示出近红外碳量子点在2θ为27.7°处出现特征吸收峰，层间距约为0.32nm，具有良好的晶体结构。
图3是本发明实施例1的近红外碳量子点紫外-可见光谱图；表明近红外碳量子点在800-1000nm处有吸收。
图4是本发明实施例1的近红外碳量子点在不同激发波长下的荧光光谱图；表明近红外碳量子点具有激发波长依赖性。
图5是本发明实施例1的近红外碳量子点与MCF-7细胞培养后的激光共聚焦显微镜成像图；从图中可以看出，激发波长在405nm时，细胞显示蓝色荧光，激发波长在488nm时，细胞显示绿色荧光，激发波长在543nm时，细胞显示红色荧光，表明碳量子点具有多色发光的性能。
图6是本发明实施例1的近红外碳量子点经808nm激光照射后，采用MTT法测定大肠杆菌的活性，使用酶标仪测其在570nm波长下的吸光度；图中表明随着近红外碳量子点浓度的增加，大肠杆菌的吸光度值依次减小，表明细菌存活性越低，抗菌效果越好。
图7是本发明实施例1的近红外碳量子点经808nm激光照射后，采用MTT法测定金黄色葡萄球菌的活性，使用酶标仪测其在570nm波长下的吸光度；图中表明随着近红外碳量子点浓度的增加，金黄色葡萄球菌的吸光度值依次减小，表明细菌存活性越低，抗菌效果越好。
图8是本发明实施例1的近红外碳量子点经808nm激光照射后大肠杆菌菌落数图；图中表明近红外碳量子点可在光热条件下抑制细菌的生长，并且浓度越高抗菌性能越好，表明近红外碳量子点可在光热条件下有效杀菌。
图9是本发明实施例1的近红外碳量子点经808nm激光照射后金黄色葡萄球菌菌落数图；图中表明近红外碳量子点可在光热条件下抑制细菌的生长，并且浓度越高抗菌性能越好，表明近红外碳量子点可在光热条件下有效杀菌。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。下述实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂家建议的条件。
实施例1
近红外碳量子点的制备
步骤1，称取6g尿素，2g柠檬酸、0.5g氯化铜置于80mL的干净烧杯中，加入30mL二甲基亚砜，在25℃的条件下以800rpm磁力搅拌30min。
步骤2，将溶液转移到聚四氟乙烯水热反应釜中，置于烘箱中，在160℃恒温加热8h。
步骤3，反应结束后，待合成产物冷却至25℃。
步骤4，将所得棕黑色溶液与乙醇按照体积比为1:3的比例混合均匀，置于离心机中以10000r/min的转速离心15min，向所得沉淀物中加入25mL去离子水，在室温下超声30min，使其分散。
步骤5，将所得溶液在1000Da的透析袋中透析3天，每12h换一次水。
步骤6，将透析过后所得溶液置于冰箱中冷冻，再经真空冷冻干燥，温度为-54℃，时间为24h，真空度为9.6Pa，即可得到近红外碳量子点粉末。
本实施例制备的近红外碳量子点的透射电镜图如图1所示，图中显示出近红外碳量子点平均粒径为4.0nm。
本实施例制备的近红外碳量子点的XRD图谱如图2所示，图中显示出近红外碳量子点在2θ为27.7°处出现特征吸收峰，层间距约为0.32nm，具有良好的晶体结构。本实施例制备的近红外碳量子点的紫外-可见光谱图如图3所示，图中显示表明近红外碳量子点在800-1000nm处有吸收。本实施例制备的近红外碳量子点的不同激发波长下的荧光光谱图如图4所示，图中显示表明近红外碳量子点具有激发波长依赖性。
实施例2
近红外碳量子点的制备：
步骤1，称取6g尿素，2g柠檬酸、0.5g氯化铜置于80mL的干净烧杯中，加入30mL二甲基亚砜，在25℃的条件下以800rpm磁力搅拌30min。
步骤2，将溶液转移到聚四氟乙烯水热反应釜中，置于烘箱中，在160℃下恒温加热6h。
步骤3，反应结束后，待合成产物冷却至25℃。
步骤4，将所得棕黑色溶液与乙醇按照体积比为1:3的比例混合均匀，置于离心机中以10000r/min的转速离心15min，向所得沉淀物中加入25mL去离子水，在室温下超声30min，使其分散。
步骤5，将所得溶液在1000Da的透析袋中透析3天，每12h换一次水。
步骤6，将透析过后所得溶液置于冰箱中冷冻，再经真空冷冻干燥，温度为-54℃，时间为24h，真空度为9.6Pa，即可得到近红外碳量子点粉末。
对本实施例所制得的近红外碳量子点进行成分及特性检测(电镜以及XRD)，制得的近红外碳量子点分散性良好、均一、没有团聚；制得的近红外碳量子点平均粒径为4.5nm；制得的近红外碳量子点的层间距大约是0.36nm，具有良好的晶体结构。
实施例3
近红外碳量子点的制备：
步骤1，称取6g尿素，2g柠檬酸、0.5g氯化铜置于80mL的干净烧杯中，加入30mL二甲基亚砜，在25℃的条件下以800rpm磁力搅拌30min。
步骤2，将溶液转移到聚四氟乙烯水热反应釜中，置于烘箱中，在160℃下恒温加热4h。
步骤3，反应结束后，待合成产物冷却至25℃。
步骤4，将所得棕黑色溶液与乙醇按照体积比为1:3的比例混合均匀，置于离心机中以10000r/min的转速离心15min，向所得沉淀物中加入25mL去离子水，在室温下超声30min，使其分散。
步骤5，将所得溶液在1000Da的透析袋中透析3天，每12h换一次水。
步骤6，将透析过后所得溶液置于冰箱中冷冻，再经真空冷冻干燥，温度为-54℃，时间为24h，真空度为9.6Pa，即可得到近红外碳量子点粉末。
对所制得的近红外碳量子点进行成分及特性检测，制得的近红外碳量子点分散性良好、均一、没有团聚；制得的近红外碳量子点平均粒径为4.8nm；制得的近红外碳量子点的层间距大约是0.35nm，具有良好的晶体结构。
实施例4
近红外碳量子点的制备：
步骤1，称取6g尿素，2g柠檬酸、0.5g氯化铜置于80mL的干净烧杯中，加入30mL二甲基亚砜，在25℃的条件下以800rpm磁力搅拌30min。
步骤2，将溶液转移到聚四氟乙烯水热反应釜中，置于烘箱中，在170℃下恒温加热8h。
步骤3，反应结束后，待合成产物冷却至25℃。
步骤4，将所得棕黑色溶液与乙醇按照体积比为1:3的比例混合均匀，置于离心机中以10000r/min的转速离心15min，向所得沉淀物中加入25mL去离子水，在室温下超声30min，使其分散。
步骤5，将所得溶液在1000Da的透析袋中透析3天，每12h换一次水。
步骤6，将透析过后所得溶液置于冰箱中冷冻，再经真空冷冻干燥，温度为-54℃，时间为24h，真空度为9.6Pa，即可得到近红外碳量子点粉末。
对所制得的近红外碳量子点进行成分及特性检测，制得的近红外碳量子点分散性良好、均一、没有团聚；制得的近红外碳量子点平均粒径为4.6nm；制得的近红外碳量子点的层间距大约是0.33nm，具有良好的晶体结构。
实施例5
近红外碳量子点的制备：
步骤1，称取6g尿素，2g柠檬酸、0.5g氯化铜置于80mL的干净烧杯中，加入30mL二甲基亚砜，在25℃的条件下以800rpm磁力搅拌30min。
步骤2，将溶液转移到聚四氟乙烯水热反应釜中，置于烘箱中，在180℃下恒温加热8h。
步骤3，反应结束后，待合成产物冷却至25℃。
步骤4，将所得棕黑色溶液与乙醇按照体积比为1:3的比例混合均匀，置于离心机中以10000r/min的转速离心15min，向所得沉淀物中加入25mL去离子水，在室温下超声30min，使其分散。
步骤5，将所得溶液在1000Da的透析袋中透析3天，每12h换一次水。
步骤6，将透析过后所得溶液置于冰箱中冷冻，再经真空冷冻干燥，温度为-54℃，时间为24h，真空度为9.6Pa，即可得到近红外碳量子点粉末。
对所制得的近红外碳量子点进行成分及特性检测，制得的近红外碳量子点分散性良好、均一、没有团聚；制得的近红外碳量子点平均粒径为5.2nm；制得的近红外碳量子点的层间距大约是0.34nm，具有良好的晶体结构。
实施例6
采用实施例1的制备方法，调整步骤2的恒温加热时间为4h、6h、8h。分别取150μg不同时间制备的近红外碳量子点粉末于离心管中，加入3mL去离子水，配制成50μg/mL的待测溶液，使用CaryEclipse荧光分光光度计测其反应温度在160℃时，不同反应时间对碳量子点荧光强度的影响，
结果见表1。
表1在160℃下溶剂热法反应时间对碳量子点荧光强度的影响
组别 4h 6h 8h
荧光强度 460 500 590
采用实施例1的制备方法，调整步骤2的恒温加热温度为160℃、170℃、180℃。分别取150μg在不同温度下制备的近红外碳量子点粉末于离心管中，加入3mL去离子水，配制成50μg/mL的待测溶液，使用CaryEclipse荧光分光光度计测其反应时间为8h时，不同反应温度对碳量子点荧光强度的影响，
结果见表2。
表2反应时间为8h不同反应温度对碳量子点荧光强度的影响
组别 160℃ 170℃ 180℃
荧光强度 590 520 480
从表1和表2可知，溶剂热合成近红外碳量子点的荧光强度在160℃，8h反应条件下达到最强，荧光量子产率较高，在生物成像领域可作为理想的活细胞成像的荧光探针，说明近红外碳量子点的最佳反应条件为160℃下反应8h。
实施例7
实施例1制备的近红外碳量子点(1mg/mL)用于标记MCF-7细胞，如图5所示，在不同的激发波长下，可显示多色荧光，因此所制备的近红外碳量子点可用于细胞成像。
具体过程：取实施例1制备的3mg近红外碳量子点并将其溶于3mL DMEM培养液中配制成浓度为1mg/mL的RCQDs溶液，放置超净台中备用。取生长状况良好的MCF-7细胞，弃去原有的细胞培养液，加入2mL pH为7.4的PBS(下同)缓冲溶液，轻轻晃动，弃去PBS缓冲溶液，此过程重复两次，加入1mL胰蛋白酶消化液充分消化后，吸取适量的10％胎牛血清DMEM培养液终止消化，反复的轻轻吹打细胞使其从瓶壁脱落，使其形成均匀的单细胞悬液，将单细胞悬液置于离心管中，在1500rpm下离心5min，弃去上层溶液，加入细胞培养液，混合均匀后，取1mL的细胞悬液于Petri培养皿中，置于37℃的CO2培养箱中培养过夜，弃去细胞培养液，加入2mL配制的RCQDs溶液，在CO2培养箱中静置4h后，弃去RCQDs溶液，用PBS缓冲溶液清洗3次后，加入适量的5％的多聚甲醛溶液，在4℃的冰箱过夜固定，使用激光扫描共聚焦荧光显微镜在405nm、488nm和543nm激发下观察细胞荧光状态，并拍照记录。
本实施例近红外碳量子点标记MCF-7细胞的细胞成像图如图5所示，图中显示当激发波长为405nm时，细胞呈现出蓝色荧光；当激发波长为488nm时，细胞呈现出绿色荧光；当激发波长为543nm时，细胞呈现出红色荧光。这说明RCQDs具有极好的荧光性能和生物相容性，因此可用于细胞成像。
实施例8
实施例1制备的近红外碳量子点配制成不同浓度的样品溶液(0μg/mL、50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL、300μg/mL、400μg/mL、500μg/mL、600μg/mL)，其具体配制过程如下：分别取实施例1制备的1.6、2.0、2.4mg的近红外碳量子点于10mL离心管中，加入4mL LB液体培养基，配制成浓度分别为400μg/mL、500μg/mL、600μg/mL的样品溶液，将400μg/mL和600μg/mL的样品溶液对半稀释，制备浓度分别为200μg/mL、100μg/mL、50μg/mL、300μg/mL的样品溶液，空白组为不加样品的LB液体培养基(0μg/mL)。取0.9mL不同浓度的样品溶液与0.1mL活化后的大肠杆菌菌液(OD600＝0.5)混合加入到24孔板中，在37℃恒温振荡培养箱中以转速为120r/min共培养2h，然后使用808nm激光器在2Wcm-2下照射10min，然后将其置于37℃恒温培养箱中以转速为120r/min振荡培养12h，然后向每孔中加入0.1mL MTT溶液，在37℃下以转速为120r/min振荡培养12h，吸出培养液，使用PBS洗涤两次，加入1mL DMSO溶解，在37℃恒温振荡培养箱中以转速为120r/min振荡20min，每个浓度做五组平行实验，然后使用酶标仪测其在570nm处的吸光度。吸光度值越小，证明其杀菌效果越好。
本实施例近红外碳量子点经808nm激光照射后抑制大肠杆菌生长的MTT实验结果如图6所示，图中显示与空白组(空白组同样经过照射)相比，加入不同浓度样品溶液的细菌悬液经808nm激光照射处理后吸光度明显降低，并且随着样品溶液浓度的增加，细菌悬液吸光度不断降低，这说明近红外碳量子点经808nm激光照射后对大肠杆菌有着明显的抑制作用，随着近红外碳量子点浓度的增加，大肠杆菌的吸光度值依次减小，表明细菌存活性越低，抗菌效果越好。
实施例9
实施例1制备的近红外碳量子点配制成不同浓度的样品溶液(0μg/mL、50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL、300μg/mL、400μg/mL、500μg/mL、600μg/mL)，其具体配制过程如下：分别取1.6、2.0、2.4mg的近红外碳量子点于10mL离心管中，加入4mL LB液体培养基，配制成浓度分别为400μg/mL、500μg/mL、600μg/mL的样品溶液，将400μg/mL和600μg/mL的样品溶液对半稀释，制备浓度分别为200μg/mL、100μg/mL、50μg/mL、300μg/mL的样品溶液，空白组为不加样品的LB液体培养基(0μg/mL)。取0.9mL不同浓度的样品溶液与0.1mL活化后的金黄色葡萄球菌菌液(OD600＝0.5)混合加入到24孔板中，在37℃恒温振荡培养箱中以转速为120r/min共培养2h，然后使用808nm激光器在2Wcm-2下照射10min，然后将其置于37℃恒温培养箱中以转速为120r/min振荡培养12h，然后向每孔中加入0.1mL MTT溶液，在37℃下以转速为120r/min振荡培养12h，吸出培养液，使用PBS洗涤两次，加入1mL DMSO溶解，在37℃恒温振荡培养箱中以转速为120r/min振荡20min，每个浓度做五组平行实验，然后使用酶标仪测其在570nm处的吸光度。吸光度值越小，证明其杀菌效果越好。
本实施例近红外碳量子点经808nm激光照射后抑制金黄色葡萄球菌生长的MTT实验结果如图7所示，图中显示与空白组(空白组同样经过照射)相比，加入不同浓度样品溶液的细菌悬液经808nm激光照射处理后吸光度明显降低，并且随着样品溶液浓度的增加，细菌悬液吸光度不断降低，这说明近红外碳量子点经808nm激光照射后对金黄色葡萄球菌有着明显的抑制作用，随着近红外碳量子点浓度的增加，金黄色葡萄球菌的吸光度值依次减小，表明细菌存活性越低，抗菌效果越好。
实施例10
实施例1制备的近红外碳量子点配制成不同浓度的样品溶液(0μg/mL、50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL、300μg/mL、400μg/mL、500μg/mL、600μg/mL)，其具体配制过程如下：分别取1.6、2.0、2.4mg的近红外碳量子点于10mL离心管中，加入4mL LB液体培养基，配制成浓度分别为400μg/mL、500μg/mL、600μg/mL的样品溶液，将400μg/mL和600μg/mL的样品溶液对半稀释，制备浓度分别为200μg/mL、100μg/mL、50μg/mL、300μg/mL的样品溶液，将不同浓度的样品溶液与活化后的大肠杆菌(OD600＝0.5)按体积比为100:1的比例混合，以不加样品的LB液体培养基(0μg/mL)为空白组，以加入样品溶液浓度分别为300μg/mL、400μg/mL、500μg/mL、600μg/mL且不经808nm激光照射的混合液作为对照组。在37℃恒温振荡培养箱中以转速为120r/min共培养2h后，实验组和空白组使用808nm激光器在2Wcm-2下照射10min，将其置于37℃恒温培养箱中以转速为120r/min振荡培养24h，而对照组不经任何处理在37℃恒温培养箱中以转速为120r/min振荡培养24h，然后将其按体积比为1:9的比例稀释105倍，分别取实验组和、空白组、对照组稀释后的液体0.1mL涂到固体培养基表面，放入37℃恒温培养箱中再培养24h，取出观察菌落数。
本实施例近红外碳量子点抑制大肠杆菌生长的菌落数实验如图8所示，图中显示经过808nm激光照射与空白组(空白组同样经过照射)和未经808nm激光照射的对照组相比，菌落总数明显减少，因此说明近红外碳量子点具有优异的光热杀菌性能。
实施例11
实施例1制备的近红外碳量子点配制成不同浓度的样品溶液(0μg/mL、50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL、300μg/mL、400μg/mL、500μg/mL、600μg/mL)，其具体配制过程如下：分别取1.6、2.0、2.4mg的近红外碳量子点于10mL离心管中，加入4mL液体培养基，配制成浓度分别为400μg/mL、500μg/mL、600μg/mL的样品溶液，将400μg/mL和600μg/mL的样品溶液对半稀释，制备浓度分别为200μg/mL、100μg/mL、50μg/mL、300μg/mL的样品溶液。将不同浓度的样品溶液与活化后的金黄色葡萄球菌(OD600＝0.5)按体积比为100:1的比例混合，以不加样品的LB液体培养基(0μg/mL)为空白组，以加入样品溶液浓度分别为300μg/mL、400μg/mL、500μg/mL、600μg/mL且不经808nm激光照射的混合液作为对照组。在37℃恒温振荡培养箱中以转速为120r/min共培养2h后，实验组、空白组使用808nm激光器在2Wcm-2下照射10min，将其置于37℃恒温培养箱中以转速为120r/min振荡培养24h，而对照组不经任何处理在37℃恒温培养箱中以转速为120r/min振荡培养24h，然后将其按体积比为1:9的比例稀释105倍，分别取实验组、空白组、对照组稀释后的液体0.1mL涂到固体培养基表面，放入37℃恒温培养箱中再培养24h，取出观察菌落数。
本实施例近红外碳量子点抑制金黄色葡萄球菌生长的菌落数实验如图9所示，图中显示经过808nm激光照射与空白组(空白组同样经过照射)和未经808nm激光照射的对照组相比，菌落总数明显减少，因此说明近红外碳量子点具有优异的光热杀菌性能。
实施例12
近红外碳量子点的制备
步骤1，称取3g尿素，1g柠檬酸、0.25g氯化铜置于80mL的干净烧杯中，加入25mL二甲基亚砜，在15℃的条件下以1000rpm磁力搅拌20min。
步骤2，将溶液转移到聚四氟乙烯水热反应釜中，置于烘箱中，在180℃恒温加热4h。
步骤3，反应结束后，待合成产物冷却至20℃。
步骤4，将所得棕黑色溶液与乙醇按照体积比为1:2的比例混合均匀，置于离心机中以8000r/min的转速离心10min，向所得沉淀物中加入25mL去离子水，在室温下超声30min，使其分散。
步骤5，将所得溶液在1000Da的透析袋中透析3天，每12h换一次水。
步骤6，将透析过后所得溶液置于冰箱中冷冻，再经真空冷冻干燥，温度为-60℃，时间为20h，真空度为10Pa，即可得到近红外碳量子点粉末。
实施例13
近红外碳量子点的制备
步骤1，称取4.5g尿素，1.5g柠檬酸、0.35g氯化铜置于80mL的干净烧杯中，加入25mL二甲基亚砜，在20℃的条件下以800rpm磁力搅拌30min。
步骤2，将溶液转移到聚四氟乙烯水热反应釜中，置于烘箱中，在170℃恒温加热6h。
步骤3，反应结束后，待合成产物冷却至25℃。
步骤4，将所得棕黑色溶液与乙醇按照体积比为1:2的比例混合均匀，置于离心机中以10000r/min的转速离心8min，向所得沉淀物中加入25mL去离子水，在室温下超声30min，使其分散。
步骤5，将所得溶液在1000Da的透析袋中透析3天，每12h换一次水。
步骤6，将透析过后所得溶液置于冰箱中冷冻，再经真空冷冻干燥，温度为-50℃，时间为24h，真空度为9Pa，即可得到近红外碳量子点粉末。

Claims (10)

1.一种可光热抗菌近红外碳量子点的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
将尿素、柠檬酸和氯化铜加入到二甲基亚砜中，搅拌，待反应物形成透明溶液后，将其高温反应，待反应产物冷却，将其与乙醇混合，进行离心，将所得沉淀物溶于去离子水中，经透析、冷冻干燥后即可得到近红外碳量子点。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述尿素、柠檬酸和氯化铜与二甲基亚砜的比例优选为每3～6g尿素、1～2g柠檬酸、0.25～0.5g氯化铜用二甲基亚砜25～30mL溶解。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述高温反应为在反应釜中160～180℃的条件下反应4～8h；所述待反应产物冷却为冷却至20～30℃。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述待反应产物冷却，将其与乙醇按照体积比为1:2～3的比例混合。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离心是在8000～10000rpm的条件下离心8～15min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述透析为将溶液在1000Da的透析袋中透析3～5天。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷冻干燥温度为-60～-50℃，真空度为9～10Pa，处理时间为20～24h。
8.一种权利要求1所述的可光热抗菌近红外碳量子点的制备方法所制备的可光热抗菌近红外碳量子点。
9.根据权利要求8所述的可光热抗菌近红外碳量子点，其特征在于，其平均粒径为4.0～5.2nm，层间距为0.32～0.36nm。
10.一种权利要求1所述的可光热抗菌近红外碳量子点的制备方法所制备的可光热抗菌近红外碳量子点在生物成像和光热抗菌中的应用。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112521942A (zh) * 2020-11-19 2021-03-19 华南理工大学 一种功能化碳量子点及其制备方法
CN113016823A (zh) * 2021-02-02 2021-06-25 南京师范大学 一种光热抗菌近红外双金属纳米粒子的制备方法
CN113105892A (zh) * 2021-04-26 2021-07-13 安徽师范大学 铜掺杂碳量子点及其制备方法和作为探针的应用及试纸和检测液体pH的方法
CN113234436A (zh) * 2021-04-02 2021-08-10 南京师范大学 一种近红外碳量子点/二氧化硅复合材料及其制备方法和应用
CN113372908A (zh) * 2021-06-07 2021-09-10 澳门大学 近红外吸收碳量子点、其制备方法及其应用
CN114261957A (zh) * 2021-12-29 2022-04-01 鲁东大学 一种含硫碳纳米点的制备方法
CN114477138A (zh) * 2021-12-15 2022-05-13 浙江工业大学 一种土豆碳量子点的制备方法及具有高抑菌活性可降解保鲜膜
CN115744878A (zh) * 2022-11-14 2023-03-07 兰州大学 一种荧光咖啡渣碳量子点及其制备方法、应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106367065A (zh) * 2016-08-26 2017-02-01 广西师范大学 具有双重光治疗作用及荧光成像的铜、氮掺杂碳量子点的制备方法及其用途
CN108165268A (zh) * 2018-01-19 2018-06-15 北京服装学院 一种铜离子掺杂碳量子点的制备及得到的碳量子点与应用
CN108300464A (zh) * 2018-04-17 2018-07-20 南京师范大学 一种可抗菌的n掺杂碳量子点的制备方法及其产品、应用
CN108489951A (zh) * 2018-04-20 2018-09-04 吉林大学 双荧光发射铜纳米簇/碳点比色探针、制备方法及在痕量水检测方面的应用
CN109221252A (zh) * 2018-11-06 2019-01-18 河南师范大学 一种铜离子掺杂碳点的抗菌材料的制备方法及其抗菌材料
CN110339357A (zh) * 2019-02-28 2019-10-18 安徽大学 铜离子掺杂碳点、制备及其作为光动力治疗光敏剂的应用

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106367065A (zh) * 2016-08-26 2017-02-01 广西师范大学 具有双重光治疗作用及荧光成像的铜、氮掺杂碳量子点的制备方法及其用途
CN108165268A (zh) * 2018-01-19 2018-06-15 北京服装学院 一种铜离子掺杂碳量子点的制备及得到的碳量子点与应用
CN108300464A (zh) * 2018-04-17 2018-07-20 南京师范大学 一种可抗菌的n掺杂碳量子点的制备方法及其产品、应用
CN108489951A (zh) * 2018-04-20 2018-09-04 吉林大学 双荧光发射铜纳米簇/碳点比色探针、制备方法及在痕量水检测方面的应用
CN109221252A (zh) * 2018-11-06 2019-01-18 河南师范大学 一种铜离子掺杂碳点的抗菌材料的制备方法及其抗菌材料
CN110339357A (zh) * 2019-02-28 2019-10-18 安徽大学 铜离子掺杂碳点、制备及其作为光动力治疗光敏剂的应用

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112521942B (zh) * 2020-11-19 2022-03-29 华南理工大学 一种功能化碳量子点及其制备方法
CN112521942A (zh) * 2020-11-19 2021-03-19 华南理工大学 一种功能化碳量子点及其制备方法
CN113016823A (zh) * 2021-02-02 2021-06-25 南京师范大学 一种光热抗菌近红外双金属纳米粒子的制备方法
CN113234436B (zh) * 2021-04-02 2023-11-28 南京师范大学 一种近红外碳量子点/二氧化硅复合材料及其制备方法和应用
CN113234436A (zh) * 2021-04-02 2021-08-10 南京师范大学 一种近红外碳量子点/二氧化硅复合材料及其制备方法和应用
CN113105892B (zh) * 2021-04-26 2023-03-28 安徽师范大学 铜掺杂碳量子点及其制备方法和作为探针的应用及试纸和检测液体pH的方法
CN113105892A (zh) * 2021-04-26 2021-07-13 安徽师范大学 铜掺杂碳量子点及其制备方法和作为探针的应用及试纸和检测液体pH的方法
CN113372908A (zh) * 2021-06-07 2021-09-10 澳门大学 近红外吸收碳量子点、其制备方法及其应用
CN114477138A (zh) * 2021-12-15 2022-05-13 浙江工业大学 一种土豆碳量子点的制备方法及具有高抑菌活性可降解保鲜膜
CN114477138B (zh) * 2021-12-15 2023-07-07 浙江工业大学 一种土豆碳量子点的制备方法及具有高抑菌活性可降解保鲜膜
CN114261957A (zh) * 2021-12-29 2022-04-01 鲁东大学 一种含硫碳纳米点的制备方法
CN114261957B (zh) * 2021-12-29 2023-09-22 鲁东大学 一种含硫碳纳米点的制备方法
CN115744878A (zh) * 2022-11-14 2023-03-07 兰州大学 一种荧光咖啡渣碳量子点及其制备方法、应用
CN115744878B (zh) * 2022-11-14 2024-07-12 兰州大学 一种荧光咖啡渣碳量子点及其制备方法、应用

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