CN112675317B - Co2/n2开关型的荧光液液相分离纳米液滴及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于荧光载体纳米技术领域，具体涉及一种CO₂/N₂开关型的荧光液液相分离纳米液滴及其制备方法。本发明的制备原料包括油酸酰胺丙基二甲基叔胺和碳量子点，以表面活性剂PKOO和碳量子点之间的静电相互作用力、氢键等构筑荧光纳米液滴，构筑方法简单，构筑的纳米液滴具有pH响应性、CO₂/N₂响应性、荧光特性等特点。

Description

CO2/N2开关型的荧光液液相分离纳米液滴及其制备方法

技术领域

本发明属于荧光载体纳米技术领域，具体涉及一种CO₂/N₂开关型的荧光液液相分离纳米液滴及其制备方法。

背景技术

液液相分离时通过静电相互作用力、氢键等弱相互作用力在两个聚电解质之间自发产生的液-液相分离的过程，在这个过程中能够形成球形的纳米液滴。该纳米液滴可受聚电解质的化学性质、比例、平衡时间、pH值以及离子强度来控制。液液相分离由于它自身的特性，在原始细胞的研究中受到了广泛的关注，它能够富集和隔离多种分子，包括生物大分子如蛋白质、酶、DNA等，可以在凝聚相中使酶的催化活性提高，在生物反应器方面具有较大的应用潜力。

现有技术中大多数研究主要集中在构筑的杂化液-液相分离产生的凝聚相纳米液滴在生物反应器、原始细胞的模型，但纳米液滴作为纳米载体的应用较少。所以有必要对液-液相分离的凝聚相进一步研究，以探究其在生物医学等应用方面的研究。

目前构筑的液-液相分离产生的凝聚相纳米液滴在应用方面往往需要额外负载染料以达到荧光示踪的目的，在生物医学方面的应用受到了一定的限制。

发明内容

为克服以上技术问题，本发明提供了一种非离子表面活性剂与碳量子点构筑的CO₂/N₂开关型荧光液液相分离纳米液滴。

为实现以上目的，本发明提供的技术方案如下：

一种非离子表面活性剂与碳量子点构筑的液液相分离纳米液滴，其制备原料包括：PKOO(油酸酰胺丙基二甲基叔胺)和碳量子点。

优选地，所述碳量子点为S-CQDs(硫掺杂的碳量子点)或Se-CQDs(硒掺杂的碳量子点)。

优选地，所述纳米液滴是以表面活性剂和碳量子点之间的静电相互作用力或氢键构筑的荧光纳米液滴。

本发明的另一目的在于提供所述非离子表面活性剂与碳量子点构筑的液液相分离纳米液滴的制备方法，包括以下步骤：

(1)取非离子表面活性剂和碳量子点配制混合溶液；放置，离心，弃去上清液后，得到液液相分离的凝聚相粘稠状固体；

(2)将所述凝聚相粘稠状固体分散于水中，即得液液相分离的纳米液滴溶液。

优选地，步骤(1)中，所述非离子表面活性剂为PKOO，碳量子点为Se-CQDs；

所述混合溶液中，PKOO的浓度为30-50mM，Se-CQDs的浓度为1-5mg/mL；

优选地，步骤(1)中，所述混合溶液中，PKOO的浓度为40mM，Se-CQDs的浓度为2mg/mL。

优选地，步骤(1)中，所述非离子表面活性剂为PKOO，碳量子点为S-CQDs；

所述混合溶液中，PKOO的浓度为30-50mM，S-CQDs的浓度为1-5mg/mL。

优选地，步骤(1)中，所述混合溶液中，PKOO的浓度为34mM，S-CQDs的浓度为2mg/mL。

优选地，步骤(1)中，所述放置的时间为12-48h，优选为24h。

优选地，步骤(1)中，所述离心的转速为5000-15000；优选为10000rpm；

优选地，步骤(1)中，所述离心的时间为10-60min；优选为30min。

本发明的目的还在于提供所述液液相分离纳米液滴在荧光示踪剂中的应用。

本发明的目的还在于提供所述液液相分离纳米液滴在药物载体或基因载体中的应用。

优选地，所述药物为尼罗红或罗丹明B。

与现有技术比，本发明的技术优势在于：

1.本发明以简单的方法构筑含有荧光碳量子点的凝聚相纳米液滴。所构筑的纳米液滴具有pH响应性、良好的温度稳定性，所形成的纳米液滴，具有碳量子点的荧光特性，在药物载体和基因载体中，可达到荧光示踪的目的。

2.本发明所构筑的纳米液滴既能够富集疏水性分子尼罗红，也能够富集亲水性分子罗丹明B，最为重要的是，本发明专利构筑的纳米液滴能够压缩鲑鱼精子双链DNA，在基因载体应用方面具有较大的研究潜力。

3.本发明的技术方案制备的纳米液滴能够负载亲水性染料以及疏水染料、DNA等多种分子。

4.本发明的技术方案制备的纳米液滴具有CO₂/N₂开关效应。

附图说明

图1：PKOO、S-CQDs体系随着PKOO的浓度变化的相行为；

图2：实施例1纳米液滴的宏观图；

图3：实施例1纳米液滴的显微镜图；

图4：实施例1纳米液滴的荧光发射光谱；

图5：实施例3负载尼罗红后的纳米液滴荧光发射光谱；

图6：实施例3负载疏水性染料尼罗红的纳米液滴的荧光显微镜图；

图7：实施例4负载亲水性染料罗丹明B的纳米液滴的荧光显微镜图；

图8：实施例5负载鲑鱼精子双链DNA的纳米液滴的荧光显微镜图；

图9：实施例6通入CO₂后纳米液滴解体的显微图；

图10：实施例6通入N₂后纳米液滴重新形成的显微图。

现结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行说明，以使本发明技术方案更易于理解、掌握，但本发明并不局限于此。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。

实施例1

一种非离子表面活性剂与碳量子点构筑的液液相分离纳米液滴的制备方法，包括以下步骤：

1)固定S-CQDs的浓度为2mg/mL，配制10mM、15mM、20mM、25mM、28mM、29mM、30mM、31mM、32mM、33mM、34mM、35mM、36mM、37mM、38mM、39mM、40mM、41mM、42mM、43mM、44mM、45mM、46mM、47mM、48mM、49mM、50mM的PKOO溶液，测定紫外600nm处的吸光度，绘制体系的相行为PKOO随浓度的变化(见附图1)；

2)将浓度为34mM PKOO、2mg/mL S-CQDs的混合溶液在放置24h后，溶液由浑浊变澄清，10000rpm离心30min弃去上清液，得到液液相分离的凝聚相粘稠状固体；

3)取凝聚相粘稠状固体5mg用1mL去离子水溶解，制得浓度为5mg/mL纳米液滴溶液，室温下保存备用。

本实施例所制备的浓度为5mg/mL的纳米液滴溶液(宏观图见附图2，显微镜图见附图3，荧光发射光谱图见附图4)，在UV 365nm照射下，具有较强的荧光；因为碳量子点参与了自组装的过程构筑了荧光纳米液滴，所形成的纳米液滴既具有亲水性部分，也具有疏水部分，从而能够负载亲水性染料，也能够负载疏水性染料，利用这一特性可实现对亲水性药物的负载，也可实现对疏水性药物的负载。

实施例2

一种非离子表面活性剂与碳量子点构筑的液液相分离纳米液滴的制备方法，包括以下步骤：

1)取浓度为40mM PKOO、2mg/mL Se-CQDs的混合溶液在放置24h后，溶液由浑浊变澄清，10000rpm离心30min弃去上清液，得到凝聚相粘稠状固体；

3)取凝聚相粘稠状固体用去离子水溶解，配制为5mg/mL的纳米液滴溶液，室温下保存备用。

实施例3

配制含不同浓度尼罗红和5mg/mL纳米液滴的溶液，具体步骤如下：

1)取5个试管(编号：1-5号)，在试管中加入20μL 1mg/mL尼罗红甲醇溶液，在真空干燥相中25℃干燥两小时，将甲醇溶剂去除；

2)按照实施例1的方法制备凝聚相粘稠状固体，配制成5mg/mL的纳米液滴溶液，取不同量5mg/mL的纳米液滴溶液分别加入至1-4号试管中(以5mg/mL的纳米液滴溶液视为溶剂)配制含不同浓度的尼罗红溶液(1-4号尼罗红的浓度分别为15μg/mL、20μg/mL、30μg/mL、40μg/mL)，5号试管中加入纯水，配成40μg/mL的尼罗红水溶液；避光，孵育18h，测定荧光并在荧光显微镜下观察(见附图5、6)

实施例4

配制含20μg/mL的罗丹明B和5mg/mL纳米液滴的溶液，具体步骤如下：

1)按照实施例1的方法制备凝聚相粘稠状固体，配制成10mg/mL的纳米液滴溶液；

2)取试管，向其中加入20μL 1mg/mL的罗丹明B溶液，再加入500μL 10mg/mL的纳米液滴溶液，用去离子水补充溶液至1mL，配制成最终浓度为含5mg/mL纳米液滴和20μg/mL罗丹明B的溶液，避光，孵育18h，在荧光显微镜下观察(见附图7)。

实施例5

纳米液滴负载鲑鱼精子双链DNA制备过程，具体步骤如下：

1)在试管中加入PKOO，S-CQDs，鲑鱼精子双链DNA，使其终浓度为含34mM PKOO、2mg/mL S-CQDs和0.050mg/mL DNA的溶液；

2)将混合溶液放置24h后，10000rpm离心30min，取粘稠状固体，重新分散在去离子水溶液中，配制浓度为10mg/mL的纳米液滴溶液，备用。

3)取10mg/mL的纳米液滴溶液配制浓度为含5mg/mL纳米液滴和20μg/uL溴化乙锭的溶液，取一滴溶液于载玻片上，于倒置荧光显微镜下观察(见附图8)。

溴化乙锭溶液在未与双链DNA结合前的荧光较弱，而在与双链DNA结合后其荧光增强，可在荧光显微镜下观察。步骤3)中所制备的纳米液滴在510nm激发波长下，能在荧光显微镜中观察到红色荧光，说明鲑鱼精子双链DNA能够被压缩到纳米液滴中。该纳米液滴能够应用于基因载体，负载质粒DNA。

实施例6

纳米液滴具有CO₂/N₂的开关效应，具体步骤如下：

1)按照实施例1的方法制备纳米液滴，在制备过程中持续通入CO₂ 2min后，则纳米液滴解体(见附图9)；

2)在步骤1)中的液体中通入N₂ 15min，同时加热温度至70℃后，放置24h后，则纳米液滴仍能形成(见附图10)

通入CO₂后，体系的pH值降低，PKOO所带电荷更多，而碳量子点在pH为酸性时，其表面所带电荷变少，所以在此时由于体系中的组分的电荷改变，无法形成纳米液滴。当向溶液中通入N₂及加热至70℃15min后，CO₂被驱逐后，体系中的pH值恢复，则能够形成纳米液滴，说明该纳米液滴具有CO₂/N₂开关效应。

上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种非离子表面活性剂与碳量子点构筑的液液相分离纳米液滴，其由油酸酰胺丙基二甲基叔胺（PKOO）和碳量子点组成；所述碳量子点为S-CQDs；

所述纳米液滴是以表面活性剂和碳量子点之间的静电相互作用力或氢键构筑的荧光纳米液滴；

所述纳米液滴的制备方法，包括以下步骤：

（1）取非离子表面活性剂PKOO和碳量子点S-CQDs配制混合溶液；放置，离心，弃去上清液后，得到液液相分离的凝聚相粘稠状固体；

（2）将所述凝聚相粘稠状固体分散于水中，即得液液相分离的纳米液滴溶液；

步骤（1）中，所述混合溶液中，PKOO的浓度为34 mM，S-CQDs的浓度为2mg/mL；

步骤（1）中，所述放置的时间为12-48h；

步骤（1）中，所述离心的转速为5000-15000；

步骤（1）中，所述离心的时间为10-60min。

2.如权利要求1所述的非离子表面活性剂与碳量子点构筑的液液相分离纳米液滴的制备方法，包括以下步骤：

（1）取非离子表面活性剂PKOO和碳量子点S-CQDs配制混合溶液；放置，离心，弃去上清液后，得到液液相分离的凝聚相粘稠状固体；

（2）将所述凝聚相粘稠状固体分散于水中，即得液液相分离的纳米液滴溶液；

步骤（1）中，所述混合溶液中，PKOO的浓度为34 mM，S-CQDs的浓度为2mg/mL；

步骤（1）中，所述放置的时间为12-48h；

步骤（1）中，所述离心的转速为5000-15000；

步骤（1）中，所述离心的时间为10-60min。

3.如权利要求2所述的非离子表面活性剂与碳量子点构筑的液液相分离纳米液滴的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述放置的时间为24h；

步骤（1）中，所述离心的转速为10000rpm；

步骤（1）中，所述离心的时间为30min。

4.如权利要求1所述的非离子表面活性剂与碳量子点构筑的液液相分离纳米液滴或权利要求2-3任一所述的非离子表面活性剂与碳量子点构筑的液液相分离纳米液滴的制备方法制备的纳米液滴在制备荧光示踪剂中的应用。

5.如权利要求1所述的非离子表面活性剂与碳量子点构筑的液液相分离纳米液滴或权利要求2-3任一所述的非离子表面活性剂与碳量子点构筑的液液相分离纳米液滴的制备方法制备的纳米液滴在制备药物载体或基因载体中的应用。

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