CN114072481B - 碳量子点及其用途 - Google Patents

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Abstract

一种碳量子点，其特征为具有石墨核心且表面包含源自式(I)化合物、卤素等组分且带有正电荷，及其应用于抗菌的用途。提供制备碳量子点及其组合物的方法。

Description

碳量子点及其用途
技术领域
本发明是关于一种碳量子点(Carbon quantum dot，简称CQD)领域，特别是关于一种新颖碳量子点，其组成份特征为具有石墨的核心以及表面包含源自式(I)化合物及含卤素组成份，为表面带有正电荷的碳量子点，及其应用于抗菌的用途。本发明还有关于制备碳量子点及其组合物的方法。
背景技术
具有抗微生物性质的纳米材料可以抑制微生物生长，并透过与传统抗生素药物不同的机制来破坏微生物。目前已知的抗菌纳米材料大多来自金属或是金属氧化物。例如，银纳米粒子，目前了解的抗菌机制是经由释放Ag+所展现的抗菌性，以破坏细胞膜、干涉电子传递链以及造成DNA受损；而铜纳米粒子则会造成蛋白质失活，并通过释放游离的Cu2+以产生活性含氧物(ROS)来破坏细胞中的胺基酸和DNA合成；而二氧化钛纳米粒子也可以产生ROS，并且对细胞膜和细胞壁造成损害。另外，氧化锌纳米粒子则可以借由与细胞膜上的脂质和蛋白质交互作用而破坏其生理功能。上述抗菌金属和金属氧化物纳米粒子已被用于广效的杀菌剂，其多重抗菌机制使细菌发展出抗药性的可能性大幅降低。然而，许多抗菌金属与金属氧化物纳米粒子对多数人类的细胞而言毒性更强，因而限制了它们的用途。面对当前抗药性细菌盛行，传统抗生素已经逐渐失效的情况，而抗菌金属与金属氧化物又有其运用上的限制，因此，需要更有效、更安全且可用于治疗感染的新型抗菌材料。
碳量子点是一种新型的荧光纳米材料，这类材料具有高量子产率(quantumyield，QY)、光稳定性、可调激发性与放射性、低毒性及高生物兼容性等特点，是备受关注的新兴材料。虽然碳量子点的核心组成分大都是碳元素，但许多文献的结果显示，只要制备碳量子点的前体原料不同，加工方法不同或是加工条件不同，都会造成最终产出量子点的结构与特性的不同(Nanoscale Horiz.2019,4,117-137)。例如Y.-J.Li等人曾以同为多胺类的亚精胺以及精胺分别以相同的加工方法修饰由柠檬酸铵衍生的碳量子点，但最终产出的碳量子点衍生物的抗菌能力就有很大的落差(Adv Healthc Mater.2016,19,2545-2554)。由此显示，即使是结构类似的化合物前体也无法完全预知最后产出的碳量子点的结构与特性。又如H.-J.Jian等人的研究显示，以亚精胺或是其他多胺为前体，但使用不同加工条件所制作出的碳量子点，其结构、特性与功能都不相同(ACS Nano,2017,11,6703-6716)。
目前碳量子点的应用，主要在于利用其荧光特性作为显影剂或是探针。例如有报导在碳量子点上再修饰结合叶酸分子，用以区辨癌细胞与正常细胞，因为有许多癌细胞在细胞表面具有大量表现的叶酸受体(J.Mater.Chem.2012,22,12568-12573)。另有报导指出利用柠檬酸铵作为碳源制作碳量子点，然后再使用甘露糖修饰碳量子点，制造出能选择性标记大肠杆菌的荧光探针，可迅速进行生物影像分析(Sens.actuators.B 2016,228,465-470)。碳量子点也可以作为检测探针，过去已有数据显示可以柠檬酸和二乙烯三胺作为原料，以水热法制程，然后再用溴乙酰进行溴功能化后得到的功能化碳量子点，这样的材料被应用于谷胱甘肽的检测(CN107219204A,2017)。另已有一种包埋有负载抗癌药物碳量子点的制备方法被揭露，该方法通过柠檬酸与浓硫酸和浓硝酸混合液的作用先制备合成碳量子点，使其吸附抗癌药索拉菲尼得到负载药物的碳量子点，作为生物成像以及用于治疗癌细胞的运用(CN107397958A,2017)。再者，也已有技术以葡萄糖和甘氨酸为碳前体和氮前体，采用高速球磨法合成含氮碳量子点，再利用水热法制得石墨相氮化碳，制备出含氮碳量子点/石墨相氮化碳复合光催化剂(CN107376967A,2017)；另外，还有文献提到一种采用一步法制备将十八胺加入到十八烯中，再与一柠檬酸进行反应，得到带有2.56～4.2％的氮含量掺氮碳量子点的作法，其中，掺氮碳量子点不仅发光可调且粒度规律变化，该碳量子点具有无毒、易于功能化、荧光强度高且稳定、尺寸精细可控等特点被应用在生物成像、传感和探针技术以及太阳能电池、发光器件、场效应晶体管等光电器件(CN104357047A,2014)。碘结合甘胺酸以一步水热碳化方法所形成带有稳定荧光性能、高效X射线衰减能力，以及良好的生物兼容性的碳量子点(CN104721841B,2015)。运用胺基醣类盐酸盐为原料，以水热方法制备含氯的碳量子点也被报导具有稳定的荧光与低毒性的特性，可应用于三价铁离子检测，同时在荧光油墨、污水处理方面也具有可能的效果(CN107815310A,2018)。以糖醇的碳量子点与氯结合，通过钝化，在碳量子点表面上形成胺化合物的讨论(KR1607575B1，2014)；还有使用化合物、氮前体和卤化物前体的混合物，经水热反应制成石墨烯量子点的研究(KR2018024363A，2016)；或以三乙烯二胺混合有机酸经热处理制成，用于生物标记的研究(CN106634979，2016)；或以乙二胺混合水溶性醣类与氯离子，经化学反应制成，用于生物标记、载体、检测金属离子浓度的探讨(CN105754593，2016)；或以赖氨酸、丝氨酸，混合木糖醇与氟或氯，经微波法制成，用作磁性材料、光催化剂等用途的专利(CN106653261，2016)；或使用L-赖氨酸混合石墨烯与氟，经化学反应制成，可用做传感器的报告(CN108051490A，2017)等等；其他还有以含伯胺及叔胺的二胺混合柠檬酸后，经水热法制造碳量子点的讨论(CN107626258A，2017)；以胺基酸混合柠檬酸后经高温裂解制造，或以1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐经水热法制造碳量子点的做法(CN105819433A，2016)等等。以上技术已说明碳量子点的用途极为广泛，但是以上均不是用于抗菌领域且有繁复的制造流程。
多胺为两个或多个由胺基团组成的小分子，它们广泛存在于食品与生物体中。生物体的多胺类大多从胺基酸代谢而来，因此也可视为是胺基酸的衍生物，但多胺类的正电特性是其功能上最重要的特征。双胺类，例如丁二胺(putrescine)，常是多胺类合成的起始物，可进一步合成出亚精胺(spermidine)和精胺(spermine)等更高阶的三胺、四胺或是其他多胺类。对于许多细胞而言，多胺的存在是很重要的，例如，已有文献指出带正电荷的特性使得它们在DNA稳定化、调节离子信道功能、调控基因转录和基因转译，以及影响细胞生长和细胞增生等等重要生理现象中扮演了重要角色。多胺于细胞中存在浓度可高达毫莫耳浓度范围，在此浓度下亦已有报导指出多胺具有抑制细菌生长的效果(ACSInfect.Dis.2017,3,777-779)。
在抗菌碳量子点的研究上，Y.-J.Li等人将亚精胺等生物来源的多胺修饰到碳量子点表面，制作成具备抗菌能力的碳量子点(Adv Healthc Mater.2016,19,2545-2554)。H.-J.Jian等人则直接以多胺分子为碳前体以及氮前体，以一步热裂解法制作成表面带有多胺结构的碳量子点(ACS Nano,2017,11,6703-6716)。这些研究都指出，由于多胺本身就是带有正电荷的天然化合物，因此这些表面具有多胺结构的碳量子点都带有多价的正电荷，可增加与细菌细胞表面接触并与其交互作用，直接造成细菌细胞膜破坏，导致细菌死亡。此外，多胺碳量子点也可以透过与细胞内蛋白质、DNA、RNA和其他重要分子的交互作用来抑制细菌活性。
上述先前技术虽已提出以不同前体以及不同方法制备多样的碳量子点与用途，但是多数应用于荧光标示。在抗菌用途的碳量子点的研究相对较少。A.Anand等人最新的文献回顾指出目前对于不同前体、不同加工方法与不同加工条件，所制造出的不同大小、结构的碳量子点所具有的抗菌特性都会有所差异(Nanoscale Horiz.2019,4,117-137)。
如上述背景说明，虽然碳量子点的相关研究很多，但是大多数都不是抗菌领域。此外，过去的研究通常只有描述制作碳量子点的前体与合成方法，但是对于最后产出的碳量子点的详细组成份、结构特征，尤其是表面官能基与元素组成等等往往都没有深入鉴定与定义。也因此目前的信息尚无法建立碳量子点的特征与抗菌能力的关联性，故而无法从先前的碳量子点研究直接推论以何种前体与何种制程做出的碳量子点可能具有何种的抗菌效果。
此外，虽然目前已有少数抗菌碳量子点的报导，但是这些材料的抑菌效果仍需要进一步提升。例如先前报导的抗菌碳量子点的抑菌能力很容易受到盐分影响，这会使得碳量子点在海水的环境中效果不佳(Nanoscale Horiz.2019,4,117-137)。此外，目前碳量子点主要还是以对抗细菌为主，未来需要能更多元的抑制包括真菌在内的微生物(ACS Nano,2017,11,6703-6716)。当然，碳量子点的安全性也是十分重要的技术特征，若能在动物安全的前提下达到治疗微生物感染的效果，将是相关领域极大的进步。
发明内容
本发明提供一种碳量子点，其包含源自一式(I)化合物以及卤离子化合物经热裂解处理后制作出的一反应产物：
Figure GDA0003291612800000051
其中该反应产物包含一石墨核心，表面带有一式(I)化合物以及一卤素，且表面带有正电荷。
根据上述构想，其中该式(I)化合物中R1选自C2-C8烷基、C7烷基胺、C10烷基多胺、2-戊醇基及二乙硫醚基，且R2选自H及羧基。
根据上述构想，其中该卤素组成份来自一氯化合物、一溴化合物及一碘化合物。
根据上述构想，其中该氯化合物包含氯化氢、氯化铵、次氯酸、氯化钾或氯化钠。
根据上述构想，其中该溴化合物包含溴化氢或溴化钾。
根据上述构想，其中该碘化合物包含碘化氢或碘化钾。
根据上述构想，其中该热裂解处理温度介于150-300℃。
根据上述构想，其中该热裂解处理温度介于150-180℃、或180-210℃、或210-240℃、或240-270℃或270-300℃。
本发明提供一种制备碳量子点及其组合物的方法：
Figure GDA0003291612800000052
将一式(I)化合物与一卤离子混合以形成前体，以一温度热裂解该前体以得到该碳量子点。
根据上述构想，其中该式(I)化合物中R1选自C2-C8烷基、C7烷基胺、C10烷基多胺、2-戊醇基及二乙硫醚基，且R2选自H及羧基。
根据上述构想，其中该卤离子来自一氯化合物、一溴化合物及一碘化合物。
根据上述构想，其中该氯化合物包含氯化氢、氯化铵、次氯酸、氯化钾或氯化钠。
根据上述构想，其中该溴化合物包含溴化氢或溴化钾。
根据上述构想，其中该碘化合物包含碘化氢或碘化钾。
根据上述构想，其中该温度介于150-300℃。
根据上述构想，其中该温度介于150-180℃、或180-210℃、或210-240℃、或240-270℃或270-300℃。
本发明提供一种碳量子点，其为一式(I)化合物与一卤离子混合后于一温度热裂解的反应产物：
Figure GDA0003291612800000061
其中R1选自C2-C8烷基、C7烷基胺、C10烷基多胺、2-戊醇基及二乙硫醚基，且R2选自H及羧基。
根据上述构想，其中该卤离子来自一氯化合物、一溴化合物及一碘化合物。
根据上述构想，其中该氯化合物包含氯化氢、氯化铵、次氯酸、氯化钾或氯化钠。
根据上述构想，其中该溴化合物包含溴化氢或溴化钾。
根据上述构想，其中该碘化合物包含碘化氢或碘化钾。
根据上述构想，其中该温度介于150-300℃。
根据上述构想，其中该温度介于150-180℃、或180-210℃、或210-240℃、或240-270℃或270-300℃。
根据上述构想，该碳量子点组成中卤素的重量百分比介于15％-40％。
本发明提供一种抗菌组合物，其包括一有效剂量的根据上述所述的碳量子点。
本发明提供一种制备一抗菌组合物的方法，其包括根据上述所述的方法，进一步将该碳量子点加至包含至少一药学上可接受的载体的一组合物中。
本发明提供一种碳量子点在制备用于处理一感染状况或一病症的制剂的用途，其中该碳量子点为一式(I)化合物与一卤离子混合后于一温度热裂解的反应产物：
Figure GDA0003291612800000071
其中R1选自C2-C8烷基、C7烷基胺、C10烷基多胺、2-戊醇基及二乙硫醚基，且R2选自H及羧基。
根据上述构想，其中该卤离子来自一氯化合物、一溴化合物及一碘化合物。
根据上述构想，其中该氯化合物包含氯化氢、氯化铵、次氯酸、氯化钾或氯化钠。
根据上述构想，其中该溴化合物包含溴化氢或溴化钾。
根据上述构想，其中该碘化合物包含碘化氢或碘化钾。
根据上述构想，其中该温度介于150-300℃。
根据上述构想，其中该温度介于150-180℃、或180-210℃、或210-240℃、或240-270℃或270-300℃。
根据上述构想，其中该碳量子点组成中卤素的重量百分比介于15％-40％。
根据上述构想，其中该感染状况或该病症因一微生物增生所引起，且该微生物选自包含一非多重抗药性细菌及/或一多重抗药性细菌的群组。
根据上述构想，其中该非多重抗药性细菌选自一包含大肠杆菌、绿脓杆菌、肠道沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、海豚链球菌及白色念珠菌的群组；该多重抗药性细菌包含抗药性葡萄球菌。
附图说明
图1为式(I)化合物碳量子点(Carbon quantum dot，CQD)与其含氯碳量子点衍生物抑菌效果差异。
图2为检测1,6-己二胺的含氯碳量子点衍生物的结构中氯占化合物的重量百分比说明。
图3为检测结构中不同含氯量的1,6-己二胺碳量子点衍生物对于抑制大肠杆菌(Ecoli,Escherichia coli)效果差异示意图。
图4为检测1,6-己二胺的含氯碳量子点衍生物对于抑制不同种菌株效果数据。
图5为检测1,6-己二胺的三种含卤素碳量子点衍生物抑菌能力示意图。
图6中(A)-(D)为检测1,6-己二胺的三种含卤素碳量子点衍生物抑菌能力的涂盘效果图。
图7为(A)检测1,6-己二胺的含氯碳量子点衍生物与(B)亚精胺的含氯碳量子点衍生物的高解析电子显微镜分析(High-resolution transmission electron microscopy,HR-TEM)结果。
图8为(A)检测1,6-己二胺的含氯碳量子点衍生物与(B)亚精胺的含氯碳量子点衍生物以雷射脱附游离质谱仪分析表面结构组成结果。
图9为检测1,6-己二胺的三种含卤素多胺碳量子点衍生物粒径大小、电位、结构中的元素(氧、氮、碳、氢、卤素)含量表。
图10为1,6-己二胺的含氯碳量子点衍生物做动物功效性试验结果。
图11为本申请碳量子点结构图。图11中，1表示卤素化合物，2表示式(I)化合物，3表示正电荷，4表示石墨。
具体实施方式
一、碳量子点(Carbon quantum dot，CQD)合成方法
将多种具有式(I)化合物结构特征的多胺与多胺衍生物(如表一)，混合来自含卤素化合物(如表二)作为前体，透过高温(如台湾专利I648003所述实验方法，以不同高温组合进行)加热裂解形成碳量子点。所得固体待其自然冷却至室温后加入去离子水，以超音波震荡1小时，再利用高速离心机相对离心力(relative centrifugal force，RCF)500g离心30分钟纯化取出上层液；透析纯化后再进行冷冻干燥成碳量子点。碳量子点的详细结构与组成分分析所使用的方法包括：纳米粒径及接口电位量测仪、元素分析仪、感应耦合电浆质谱仪、高解析电子显微镜、雷射脱附游离质谱仪。
表一：式(I)化合物
Figure GDA0003291612800000091
Figure GDA0003291612800000101
表二：含卤化合物
Figure GDA0003291612800000102
在另一实施例中，将表一所示式(I)化合物及表二所示含卤化合物作为前体，以下列温度进行热裂解制程，以制造各种碳量子点：
表三：实施例中各种碳量子点的前体组成与裂解温度
Figure GDA0003291612800000111
Figure GDA0003291612800000121
二、碳量子点抗菌试验
碳量子点的最小抑菌浓度(MIC)值，是以标准稀释法在多种测试细菌菌株中测定，其中包括E.coli(Escherichia coli,大肠杆菌)、P.aeruginosa(Pseudomonasaeruginosa,绿脓杆菌)、S.enteritidis(Salmonella enterica,肠道沙门氏菌)、S.aureus(Staphylococcus aureus,金黄色葡萄球菌)、MRSA(Methicillin-resistantStaphylococcus aureus,多重抗药性葡萄球菌)、S.Iniae(Streptococcus iniae,海豚链球菌)、C.Albicans(Candida albicans,白色念珠菌)。
细菌的生长和测定：
将每个菌株的单个菌落从培养基上取出，并接种在各适合生长介质(10mL)中。培养菌在37℃下振荡(200rpm)生长，直到600nm处的吸亮度(O.D.600)达到1.0(光程长度：1.0cm)。将每个细胞混合物取1.0mL离心(RCF 3,000g、10min、25℃)，并且在进一步使用之前，用5mM磷酸钠缓冲液(pH 7.4)洗涤两次。将碳量子点与105CFU/mL菌液混合，最终反应菌液浓度为104CFU/mL。反应3小时后，加入各适合生长介质，于各菌株培养温度培养箱培养12小时后，测定600nm处的吸亮度(O.D.600)。
在一实施例中，分别检测表三中碳量子点A0-I0与相对应含卤碳量子点A1-I1其抑菌效果的差异。结果如图1，图1显示混合氯化合物作为前体所制成的碳量子点明显有较佳的抑菌能力。
在另一实施例中，式(I)化合物与卤素以莫耳比1:0.5、1:1、1:2、1:4、1:6等不同比例混合作为前体，分别制成不同含卤量的碳量子点，然后再分析其中卤素占碳量子点组成分的重量百分比。图2为检测1,6-己二胺(表一中的式(I)化合物C)与不同比例氯化氢混合后作为前体，制备出表三的C1-0.5、C1、C1-2、C1-4以及C1-6等碳量子点，其中氯占整个碳量子点组成份的重量百分比显示于图2。由此可知在前体中添加的卤素化合物越多，最后产出的碳量子点结构中也会含有较多的卤素。
在另一实施例中，检测结构中带有不同氯含量的碳量子点的抗菌效果。图3为检测以1,6-己二胺(表一所列式(I)化合物C)与不同比例氯化氢为前体所制作出结构中具有不同含氯量的碳量子点衍生物对于抑制大肠杆菌(E coli,Escherichia coli)效果差异示意图。图3显示只要最后产出的碳量子点结构中具有一定量的卤素，在抑制细菌增长的能力上就能产生无法预期的显著进步。
在另一实施例中，以七株菌株：E.coli(Escherichia coli,大肠杆菌)、P.aeruginosa(Pseudomonas aeruginosa,绿脓杆菌)、S.enteritidis(Salmonellaenterica,肠道沙门氏菌)、S.aureus(Staphylococcus aureus,金黄色葡萄球菌)、MRSA(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus,多重抗药性葡萄球菌)、S.Iniae(Streptococcus iniae,海豚链球菌)、C.Albicans(Candida albicans,白色念珠菌)，测试碳量子点衍生物抑菌效果的数据如图4。图4为检测以1,6-己二胺为前体的碳量子点(表三的C0碳量子点)以及其相对的含氯碳量子点(表三的C1碳量子点)对于不同种菌株的效果数据，图4显示含卤素的C1碳量子点相较于组成份中不含卤素的C0碳量子点对于上述菌种的抗菌能力皆有无法预期的显著较佳的效果。
在另一实施例中，分别检测含不同卤素的式(I)化合物碳量子点对于大肠杆菌的抑菌能力，结果如图5。图5为检测以1,6-己二胺(表一的式(I)化合物C)和三种含卤化合物(表二)作为前体所制备的碳量子点的抑菌能力示意图，图5显示未碳化的式(I)化合物的抑菌能力最差，与未碳化相较，式(I)化合物的碳量子点(表三中的C0碳量子点)具有较佳的抑菌能力，而结构中含有氯、溴或碘等卤素的式(I)化合物碳量子点(表三中的C2、C7与C8碳量子点)又可以再增加十倍以上的抑菌能力。
在另一实施例中，分别检测含不同卤素的式(I)化合物碳量子点对于大肠杆菌的抑菌能力，涂盘后菌落生长效果结果如图6。图6(A)-(D)为检测表三中不含卤素的C0碳量子点，以及含卤素的C3、C6与C9碳量子点抑菌能力的涂盘效果图，图6显示结构中含有氯、溴或碘等卤素的式(I)化合物碳量子点比起组成分中不含卤素的同类碳量子点具有无法预期的显著抑菌效果。
在另一实施例中，以高解析电子显微镜分析(High-resolution transmissionelectron microscopy,HR-TEM)分析含卤素的式(I)化合物碳量子点的结构。图7(A)为表三所列的C1碳量子点；图7(B)为表三所列的E1碳量子点。这些含卤素的式(I)化合物碳量子点的中心部位都具有(002)与(100)石墨晶格面，显示具有石墨核心为含卤素的式(I)化合物碳量子点的共同结构特征。
在另一实施例中，以雷射脱附游离质谱仪分析(laser desorption/ionizationmass spectrometry,LDI-MS)，分析含卤素的式(I)化合物碳量子点的结构。以雷射击打碳量子点表面，可致使表面官能基游离，进而产生质谱分析信号。图8(A)为表三的C1碳量子点，而图8(B)的表三的E1含氯碳量子点的分析结果。C1与E1碳量子点分别可被雷射游离出化合物C与化合物E，显示表面聚合有式(I)化合物为含卤素的式(I)化合物碳量子点的共同特征。
在另一实施例中，以纳米粒径及接口电位量测仪(DLS&zeta potential)、元素分析仪(Elemental analysis)、感应耦合电浆质谱仪(Inductively Coupled Plasma MassSpectrometry,ICP-MS)。分析式(I)化合物以及单独以式(I)化合物为前体或是以式(I)化合物混合含卤化合物为前体所制成的碳量子点的结构。图9为比较未碳化的式(I)化合物C、不含卤素的C0碳量子点以及分别含氯、含溴、含碘的C1、C6与C8碳量子点结构的粒径大小、电位、组成分中的元素含量(氧、氮、碳、氢、卤素)。可观察到式(I)化合物C的三种含卤素碳量子点(C1、C6与C8)的结构组成分都分别带有其作为前体的卤素原子，并且结构表面带有净正电荷。
在另一实施例中，将检测含卤素的式(I)化合物碳量子点应用于动物抗感染的功效，在此以石斑鱼养殖作为例子。将表三的含卤C1碳量子点1毫克碳量子点添加于1公斤饲料中混合均匀，用于喂食两吋石斑鱼苗。连续7天喂食后进行攻毒试验(攻毒菌株为坎氏弧菌Vibrio campbellii(V.Campbellii))，将石斑鱼浸泡于106CFU/mL坎式弧菌中1小时30分钟后移至正常环境中，观察其存活率。图10显示三次独立的实验结果，证实喂食含卤素的式(I)化合物碳量子点不但不会对石斑鱼健康造成影响，并且在严重细菌感染的状况下可以有效提升石斑鱼存活率1.5-4倍。
图11为本申请所述碳量子点结构示意图，其为源自一式(I)化合物以及卤离子化合物经热裂解处理后制作出的一反应产物：
Figure GDA0003291612800000161
该反应产物包含一石墨核心，表面带有一式(I)化合物以及一卤素，且表面带有正电荷。
本申请所述的实施例，其是包含该组其中之一的成员表现于、用于或与其相关的所述产品或过程。本申请所包含的多个实施例，其是包含多于一个或所有组员表现于、用于或与其相关的所述产品或过程。
另外，应留意，本申请是借由式(I)化合物与卤化合物为前体制成的含卤式(I)化合物碳量子点，所使用的合成前体、卤素来源、合成方法以及最终碳量子点的结构及特性均与先前技术特征有所不同，且本申请实施例另发现式(I)化合物碳量子点的结构中含卤具有无法预期的显著提升抗菌效果的特性。此外，与先前的抗菌碳量子点相比，本申请的新颖碳量子点证实有较佳的抑菌能力、可以应用于海水石斑鱼的疾病防治，且可以对抗属于真菌的白色念珠菌等多项无法预期的显著优势。在最佳的实施例中，1,6-己二胺(表一的式(I)化合物C)的含氯碳量子点(表三的C1碳量子点)于大肠杆菌最小抑菌浓度可低至0.0001毫克/毫升。
所述技术领域具有通常知识者将借由不超过常规的实验，以识别或查明本发明所述的特定实施例的许多同等设备。本申请的(保护)范围并不限于所公开的特定实施例，而是包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。此外，可以理解为适于本申请的教导而将仪器、情况或材料进行改良而不脱离其本质范围。
符号说明
无
生物材料寄存
无

Claims (23)

1.一种碳量子点，其包含源自一式(I)化合物以及卤离子化合物经热裂解处理后制作出的一反应产物：
Figure FDA0004174617750000011
其中该式(I)化合物中R1选自C2-C8烷基、-[CH2]4-NH-[CH2]3-、-[CH2]3-NH-[CH2]4-NH-[CH2]3-、-[CH2]4-CH-COOH-、-CH2-CHOH-[CH2]2-CH-COOH-及-[CH2]2-S-CH2-CH-COOH-，且R2为H；
其中该反应产物包含一石墨核心，表面带有一式(I)化合物以及一卤素，且表面带有正电荷；并且
其中该卤素组成份来自氯化氢、氯化铵、次氯酸、氯化钾、氯化钠、溴化氢、溴化钾、碘化氢或碘化钾。
2.一种制备一碳量子点的方法，其包括步骤：
(a)将一式(I)化合物与一卤离子混合，以形成一混合物：
Figure FDA0004174617750000012
其中该式(I)化合物中R1选自C2-C8烷基、-[CH2]4-NH-[CH2]3-、-[CH2]3-NH-[CH2]4-NH-[CH2]3-、-[CH2]4-CH-COOH-、-CH2-CHOH-[CH2]2-CH-COOH-及-[CH2]2-S-CH2-CH-COOH-，且R2为H；以及
(b)以一温度热裂解该混合物以得到该碳量子点；
其中该卤离子来自氯化氢、氯化铵、次氯酸、氯化钾、氯化钠、溴化氢、溴化钾、碘化氢或碘化钾。
3.如权利要求2所述的方法，其中该温度介于150-300℃。
4.如权利要求3所述的方法，其中该温度介于240-270℃。
5.如权利要求3所述的方法，其中该温度介于270-300℃。
6.一种碳量子点，其为一式(I)化合物与一卤离子混合后经一温度热裂解后的反应产物：
Figure FDA0004174617750000021
其中
R1选自C2-C8烷基、-[CH2]4-NH-[CH2]3-、-[CH2]3-NH-[CH2]4-NH-[CH2]3-、-[CH2]4-CH-COOH-、-CH2-CHOH-[CH2]2-CH-COOH-及-[CH2]2-S-CH2-CH-COOH-，且R2为H；以及
其中该卤离子来自氯化氢、氯化铵、次氯酸、氯化钾、氯化钠、溴化氢、溴化钾、碘化氢或碘化钾。
7.如权利要求6所述的碳量子点，其中该热裂解温度介于150-300℃。
8.如权利要求7所述的碳量子点，其中该温度介于240-270℃。
9.如权利要求7所述的碳量子点，其中该温度介于270-300℃。
10.如权利要求6所述的碳量子点，其中该碳量子点组成中卤素的重量百分比介于15％-40％。
11.如权利要求6所述的碳量子点，其直径介于1-8nm。
12.如权利要求6所述的碳量子点，其具有38-48mV zeta电位的正表面电荷。
13.一种抗菌组合物，其包括一有效剂量的如权利要求6-12中任一项所述的碳量子点。
14.一种制备一抗菌组合物的方法，其包括如权利要求2-5中任一项所述的方法，进一步将该碳量子点加至包含至少一药学上可接受的载体的一组合物中。
15.一种碳量子点在制备用于处理一感染状况或一病症的制剂的用途，其中该碳量子点为一式(I)化合物与一卤离子混合后经一温度热裂解的反应产物：
Figure FDA0004174617750000022
其中
R1选自C2-C8烷基、-[CH2]4-NH-[CH2]3-、-[CH2]3-NH-[CH2]4-NH-[CH2]3-、-[CH2]4-CH-COOH-、-CH2-CHOH-[CH2]2-CH-COOH-及-[CH2]2-S-CH2-CH-COOH-，且R2为H；以及
其中该卤离子来自氯化氢、氯化铵、次氯酸、氯化钾、氯化钠、溴化氢、溴化钾、碘化氢或碘化钾。
16.如权利要求15所述的用途，其中该温度介于150-300℃。
17.如权利要求16所述的用途，其中该温度介于240-270℃。
18.如权利要求16所述的用途，其中该温度介于270-300℃。
19.如权利要求15所述的用途，其中该碳量子点组成中卤素的重量百分比介于15％-40％。
20.如权利要求15所述的用途，其中该碳量子点直径介于1-8nm。
21.如权利要求15所述的用途，其中该碳量子点具有38-48mV zeta电位的正表面电荷。
22.如权利要求15所述的用途，其中该感染状况或该病症因一微生物增生所引起，且该微生物选自包含一非多重抗药性细菌及/或一多重抗药性细菌的群组。
23.如权利要求22所述的用途，其中该非多重抗药性细菌选自一包含大肠杆菌、绿脓杆菌、肠道沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、海豚链球菌及白色念珠菌的群组；该多重抗药性细菌包含抗药性葡萄球菌。
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