本發(fā)明涉及一種籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法及其在細胞成像方面的應用。

背景技術(shù)：

1、碳量子點(carbon?quantum?dots,cqds)是一類新型納米材料，由于其優(yōu)異的熒光性能、良好的生物相容性以及低毒性，已經(jīng)在細胞熒光成像領(lǐng)域得到了廣泛的應用。它們?yōu)樯镝t(yī)學研究和診斷提供了新的工具，尤其是在細胞標記、追蹤以及疾病診斷等方面。cqds可以穿透生物組織，提供清晰的細胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像，通過改變其尺寸、形狀或摻雜元素來調(diào)節(jié)其熒光特性，它們能夠發(fā)射不同顏色的光，實現(xiàn)多色成像。然而它們微小的尺寸在制備、收集和純化過程中帶來了挑戰(zhàn)。。

2、籠型聚倍半硅氧烷(poss)納米粒子，作為獨特的無機-有機雜化材料，由硅-氧核心和周圍的有機基團組成。這種獨特結(jié)構(gòu)不僅賦予poss納米粒子出色的機械和熱穩(wěn)定性，還增強了它們的化學多樣性，使其在生物醫(yī)學成像、催化和復合材料制備等多個領(lǐng)域得到廣泛應用。特別是在生物醫(yī)學成像領(lǐng)域，poss納米粒子非常適合作為對比劑來提高磁共振成像或光學成像的質(zhì)量，提供更好的對比度和清晰度。此外，通過表面功能化，poss納米粒子可以攜帶特定的生物標記物或熒光團用于細胞標記和追蹤。它們還顯示出良好的生物相容性和可調(diào)的生物降解性，使其在長期成像和靶向傳遞系統(tǒng)中特別有用。

3、通過將poss與碳量子點結(jié)合，利用poss獨特的結(jié)構(gòu)來封裝和純化碳量子點，這種復合納米粒子在細胞成像中的結(jié)合可以帶來顯著的創(chuàng)新和突破。這種多功能納米復合材料不僅增強了熒光性能，提高了成像質(zhì)量和精確度，而且還提高了材料的生物相容性和穩(wěn)定性，減少了潛在的生物毒性。此外，這些復合材料可用于特定細胞或組織的靶向成像，提高成像的特異性和準確性。在傳感器和生物標記物的開發(fā)中，這種復合材料的應用也很有前景，能夠監(jiān)測和追蹤細胞內(nèi)特定分子或生物過程。在藥物傳遞和治療方面，這種納米復合材料可以提供更有效的靶向治療選擇，同時通過熒光成像技術(shù)監(jiān)測藥物釋放和分布。在組織工程和再生醫(yī)學領(lǐng)域，這些材料可用于研究細胞生長、分化和組織再生過程。

4、目前poss與碳量子點合成的方法主要為物理混合法，但是仍然存在導致poss與碳量子點之間的界面相容性較差，碳量子點在poss基體中的分散性不均勻，且不同批次重復性差等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述問題，本發(fā)明提供一種籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法及其在細胞成像方面的應用。

2、為實現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明的一種技術(shù)方案是：

3、一種籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法，步驟包括：

4、s1,將聚乙二醇基-籠形聚倍半硅氧烷(peg-poss)、苝和過硫酸鉀分散在甲酰胺溶液中并充分混合，然后加熱使充分反應，得到籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點溶液，冷卻至室溫；

5、s2,將籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點溶液離心純化、真空干燥收集，得到籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料。

6、上述技術(shù)方案具備以下優(yōu)點：

7、該方法采用染料苝作為碳源，與聚乙二醇基-籠形倍半硅氧烷通過加熱法一步合成了一種復合熒光納米顆粒。此過程與現(xiàn)有的制備方法相比，具有顯著優(yōu)勢：不僅反應過程簡便、迅速，避免了復雜和嚴苛的反應條件，而且所需原材料結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、易于獲取。此外，該方法能夠以高產(chǎn)率生產(chǎn)出熒光納米顆粒，并能夠成功應用于細胞成像，展示了優(yōu)異的生物兼容性和成像性能。該方法制得的熒光籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點可應用于化學、生物和材料科學等領(lǐng)域。

8、相比現(xiàn)有的制備方法，本發(fā)明原位合成的碳量子點/籠型聚倍半硅氧烷的復合納米粒子，允許在分子層面上在籠型聚倍半硅氧烷和碳量子點之間形成更強的化學或物理鍵，從而改善兩者的界面相容性和整體材料性能，并且可以更有效地控制碳量子點的尺寸、形狀和分布，提供了更多的調(diào)控手段來定制碳量子點材料的特定屬性。

9、作為優(yōu)選，步驟s1具體包括：

10、取一份甲酰胺溶液；

11、然后將聚乙二醇基-籠形聚倍半硅氧烷、苝和過硫酸鉀依次超聲分散在前述甲酰胺溶液中；

12、將分散完成后的溶液進行混合并加熱升溫至75-80℃，保持30-40分鐘，促進籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點的形成，得到籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點溶液，然后冷卻至室溫。

13、作為優(yōu)選，所述聚乙二醇基-籠形聚倍半硅氧烷在甲酰胺溶液中的質(zhì)量分數(shù)為3.6-4.4mg/ml。

14、作為優(yōu)選，所述苝在甲酰胺溶液中的質(zhì)量分數(shù)為6.75-8.25mg/ml。

15、作為優(yōu)選，所述過硫酸鉀在甲酰胺溶液質(zhì)量分數(shù)為7.2-8.8mg/ml。

16、作為優(yōu)選，所述加熱為在氮氣的保護下加熱且升溫梯度不超過1℃/min。

17、作為改進，所述步驟s1中苝和過硫酸鉀的質(zhì)量比例為0.9:1-0.95:1。

18、作為優(yōu)選，所述步驟s2中離心轉(zhuǎn)速為10000rpm/min，離心純化3次以上。

19、作為優(yōu)選，所述步驟s2中真空干燥溫度為50-70℃，干燥時間為8-12小時。

20、為實現(xiàn)以上技術(shù)目的，本發(fā)明的另一種技術(shù)方案是：

21、將上述制備方法制得的籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料應用于細胞成像，以籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點作為熒光標記物，加入到細胞中，利用熒光顯微鏡觀察并記錄籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點對細胞的標記情況。

技術(shù)特征：

1.一種籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法，步驟包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法，其特征在于，步驟s1具體包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法，其特征在于，所述聚乙二醇基-籠形聚倍半硅氧烷在甲酰胺溶液中的質(zhì)量分數(shù)為3.6-4.4mg/ml。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法，其特征在于，所述苝在甲酰胺溶液中的質(zhì)量分數(shù)為6.75-8.25mg/ml。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法，其特征在于，所述過硫酸鉀在甲酰胺溶液質(zhì)量分數(shù)為7.2-8.8mg/ml。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法，其特征在于，所述加熱為在氮氣的保護下加熱且升溫梯度不超過1℃/min。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s1中苝和過硫酸鉀的質(zhì)量比例為0.9:1-0.95:1。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的的籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中離心轉(zhuǎn)速為10000rpm/min，離心純化3次以上。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟s2中真空干燥溫度為50-70℃，干燥時間為8-12小時。

10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任意一項所述的制備方法制得的籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料在細胞成像方面的應用，其特征在于，以籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點作為熒光標記物，加入到細胞中，利用顯微鏡觀察并記錄籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點對細胞的標記情況。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種籠型聚倍半硅氧烷/碳量子點復合材料的制備方法及其在細胞成像方面的應用。該制備方法采用染料苝作為碳源，與聚乙二醇基?籠形倍半硅氧烷通過加熱法一步合成了一種復合熒光納米顆粒。此過程與現(xiàn)有的制備方法相比，具有顯著優(yōu)勢：不僅反應過程簡便、迅速，避免了復雜和嚴苛的反應條件，而且所需原材料結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、易于獲取。此外，該方法能夠以高產(chǎn)率生產(chǎn)出熒光納米顆粒，并能成功應用于細胞成像，展示了優(yōu)異的生物兼容性和成像性能。

技術(shù)研發(fā)人員：梁海,夏茹楠,吳凡,劉皓
受保護的技術(shù)使用者：亳州市人民醫(yī)院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17