CN115818623B - 一种叶酸-铁卟啉碳化聚合物点及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于新材料领域，具体涉及一种叶酸‑铁卟啉碳化聚合物点及其制备方法与应用。本发明得到叶酸‑铁卟啉碳化聚合物点具有靶向能力、声敏效果以及优异的水溶性。进一步的，本发明得到的叶酸‑铁卟啉碳化聚合物点具有优异的过氧化物酶活性，可以将过氧化氢分解产生羟基自由基，叶酸‑铁卟啉碳化聚合物点有望成为一种新型的声敏剂，并且其制备方法简便，过程快捷，易于实现。
Description
技术领域
本发明属于新材料领域，具体涉及一种叶酸-铁卟啉碳化聚合物点及其制备方法与应用。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
声动力疗法(SDT)已成为癌症治疗的一种有前途的方式，它涉及在组织中产生活性氧(ROS)。与光热疗法、光动力疗法、化疗、和手术切除等其他治疗相比，声动力表现出更少的副作用、可忽略不计的皮肤光毒性、更少的侵入性和低耐药性，除此之外声动力治疗有望实现深部肿瘤的无创治疗。声敏剂在声动力治疗中起着至关重要的作用，当暴露于适当超声下时，超声与声敏剂相互作用产生细胞毒性ROS，通过坏死和凋亡破坏肿瘤细胞。卟啉及其衍生物被广泛用作声动力治疗的一种声敏剂，然而水溶性差和血液中循环周期短严重限制了卟啉衍生物在声动力治疗中的应用。
光致发光聚合物碳点(CDs)是一种新兴的0维荧光碳质纳米材料，颗粒的尺寸在10nm以下，它们可以被认为是具有特殊碳核和聚合物壳结构的交联聚集体，由有机小分子和具有丰富官能团的聚合物脱水、缩合、交联和碳化形成。由于其突出的特性，如水溶性、高光稳定性和良性生物相容性，引起了越来越多的关注。它们已被应用于生物成像和光热疗法。但很少看到相关的碳点用于声动力治疗。可能的原因是合成具有内在声动力活性的碳点困难。因此合成溶解性好、粒径小的含卟啉碳化聚合物点将是卟啉应用的另一种方法。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明的目的提供一种叶酸-铁卟啉碳化聚合物点及其制备方法与应用。本发明得到叶酸-铁卟啉碳化聚合物点具有靶向能力、声敏效果以及优异的水溶性。进一步的，本发明得到的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点具有优异的过氧化物酶活性，可以将过氧化氢分解产生羟基自由基。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的制备方法，包括以下步骤：
S1、叶酸和氯化血红素溶解在超纯水中后，再向溶液中添加氢氧化钠，溶解搅拌至澄清溶液。
S2、将步骤S1得到的溶液进行微波水热反应，反应一段时间后，离心过滤，透析后，对溶液进行冻干，重新溶解在超纯水中后，即可得到叶酸-铁卟啉碳化聚合物点。
第二方面，本发明提供了一种叶酸-铁卟啉碳化聚合物点，通过上述叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的制备方法获得。
第三方面，本发明提供了上述叶酸-铁卟啉碳化聚合物点作为声敏材料的应用。
上述本发明的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：
(1)本发明使用叶酸和氯化血红素所制备的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点具有优异的荧光强度和丰富的表面活性基团，且具有良好的靶向能力和声敏效果；
(2)本发明制备的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点克服了传统有机声敏剂水溶性差以及多功能纳米材料设计思路复杂，制备过程繁琐的难题；
(3)本发明制备的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的尺寸约为10nm左右，且可以通过调控叶酸用量和微波水热反应时间等实现对上述材料碳化程度的调节；
(4)本发明制备的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的制备过程简单快速，对仪器设备要求较小。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1制备的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的微观形貌图；
图2为实施例1制备的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的XRD表征图；
图3为实施例1制备的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点与叶酸的核磁共振图谱；
图4为实施例1制备的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点在超声作用下DPBF吸光度变化，其中曲线由上到下依次为0s、20s、40s、60s、80s、100s、120s时的吸光度曲线；
图5为实施例1制备的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的TMB法过氧化物酶活性结果图，其中其中曲线由下到上依次为0min、2min、4min、6min、8min、10min时的活性曲线。
具体实施方式
本发明的第一种具体实施方式，一种叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的制备方法，包括以下步骤：
S1、叶酸和氯化血红素溶解在超纯水中后，再向溶液中添加氢氧化钠，溶解搅拌至澄清溶液。
S2、将步骤S1得到的溶液进行微波水热反应，反应一段时间后，离心过滤，透析后，对溶液进行冻干，重新溶解在超纯水中后，即可得到叶酸-铁卟啉碳化聚合物点。
该实施方式的一种或多种实施例中，叶酸与氯化血红素的摩尔比为1:0.4-0.6。
该实施方式的一种或多种实施例中，叶酸与氢氧化钠的摩尔比为1:0.4-1。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤S2所述微波水热反应微波功率为50-80％，微波时间为10-20min。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤S2中所述离心的转速为10000-12000rpm，离心时间为10-20min，重复2-4次。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤S2中所述过滤所用的滤头规格为0.2-0.25微米。
该实施方式的一种或多种实施例中，步骤S2中所述透析使用截断分子量为1000Da的透析袋，透析时间为24-48h。
本发明的第二种具体实施方式，一种叶酸-铁卟啉碳化聚合物点，其特征在于，通过上述叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的制备方法获得。
本发明的第三种具体实施方式，上述叶酸-铁卟啉碳化聚合物点作为声敏材料的应用。
该实施方式的一种或多种实施例中，所述声敏材料可以产生单线态氧。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例与对比例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
分别称量1mmol的叶酸和0.5mmol的氯化血红素溶于10ml超纯水中，在溶液中加入0.25ml的浓度为2M的氢氧化钠溶液，继续搅拌15min至溶液澄清，加入聚四氟乙烯的反应釜内衬，完全密封并检查其气密性，在60％的微波功率下反应15min。当反应釜温度完全降至室温后，在10000rpm下离心10min以去除反应过程中生成的杂质，重复离心操作3次，随后用0.22微米的滤头对溶液进行过滤。之后用截断分子量1000Da的透析袋将粗叶酸-铁卟啉碳化聚合物点透析24小时以去除溶液中的杂质离子。将透析后的叶酸-铁卟啉掺杂碳化聚合物点溶液经冷冻干燥后重新溶解于超纯水中即可得到纯化的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点，记为FA-FeP CDs。
如图1所示，叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的尺寸约为10nm。图2为叶酸-铁卟啉的XRD图，从图中可以看出XRD中的无定型峰可以证实叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的成功合成。图3为叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的核磁共振图谱，从图中可以看出该材料上仍然保留着叶酸分子(FA)中负责靶向功能的喋呤基团，使碳点具有靶向能力。
实施例2
分别称量1mmol叶酸和0.5mmol的氯化血红素溶于10ml超纯水中，在溶液中加入0.5ml的浓度为2M的氢氧化钠溶液，继续搅拌15min至溶液澄清，加入聚四氟乙烯的反应釜内衬，完全密封并检查其气密性，在80％的微波功率下反应10min。当反应釜温度完全降至室温后，在10000rpm下离心10min以去除反应过程中生成的杂质，重复离心操作3次，随后用0.22微米的滤头对溶液进行过滤。之后用截断分子量1000Da的透析袋将粗叶酸-铁卟啉碳化聚合物点透析24小时以去除溶液中的杂质离子。将透析后的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点溶液经冷冻干燥后重新溶解于超纯水中即可得到纯化的铜-镍双金属掺杂碳化聚合物点。
实施例3
分别称量2mmol的叶酸和1mmol的氯化血红素溶于10ml超纯水中，在溶液中加入0.5ml的浓度为2M的氢氧化钠溶液，继续搅拌15min至溶液澄清，加入聚四氟乙烯的反应釜内衬，完全密封并检查其气密性，在50％的微波功率下反应20min。当反应釜温度完全降至室温后，在10000rpm下离心10min以去除反应过程中生成的杂质，重复离心操作3次，随后用0.22微米的滤头对溶液进行过滤。之后用截断分子量1000Da的透析袋将粗叶酸-铁卟啉碳化聚合物点透析24小时以去除溶液中的杂质离子。将透析后的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点溶液经冷冻干燥后重新溶解于超纯水中即可得到纯化的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点。
实验例
以实施例1制备的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点为测试对象，测试材料的声敏性能和过氧化物酶活性。如图4所示为叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的声敏效果。以DPBF为单线态氧探针验证了叶酸-铁卟啉碳点产生单线态氧的能力。如图5所示为叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的过氧化物酶活性，以TMB为探针，检测了叶酸-铁卟啉碳化聚合物点催化过氧化氢产生羟基自由基的能力。将50ug/ml的叶酸-铁卟啉碳点与100uM的过氧化氢共孵育，5min内可以有效催化过氧化氢分解并氧化TMB使其变蓝。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种叶酸-铁卟啉碳化聚合物点作为声敏材料的应用，其特征在于，所述叶酸-铁卟啉碳化聚合物点的制备方法包括以下步骤：
S1、叶酸和氯化血红素溶解在超纯水中后，再向溶液中添加氢氧化钠，溶解搅拌至澄清溶液；
S2、将步骤S1得到的溶液进行微波水热反应，反应一段时间后，离心过滤，透析后，对溶液进行冻干，重新溶解在超纯水中后，即可得到叶酸-铁卟啉碳化聚合物点。
2.如权利要求1所述的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点作为声敏材料的应用，其特征在于，叶酸与氯化血红素的摩尔比为1:0.4-0.6。
3.如权利要求1所述的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点作为声敏材料的应用，其特征在于，叶酸与氢氧化钠的摩尔比为1:0.4-1。
4.如权利要求1所述的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点作为声敏材料的应用，其特征在于，步骤S2所述微波水热反应微波功率为50-80％，微波时间为10-20min。
5.如权利要求1所述的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点作为声敏材料的应用，其特征在于，步骤S2中所述离心的转速为10000-12000rpm，离心时间为10-20min，重复2-4次。
6.如权利要求1所述的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点作为声敏材料的应用，其特征在于，步骤S2中所述过滤所用的滤头规格为0.2-0.25微米。
7.如权利要求1所述的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点作为声敏材料的应用，其特征在于，步骤S2中所述透析使用截断分子量为1000Da的透析袋，透析时间为24-48h。
8.如权利要求1所述的叶酸-铁卟啉碳化聚合物点作为声敏材料的应用，其特征在于，所述声敏材料可以产生单线态氧。
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