寡核苷酸功能化熒光納米碳點、其制備方法及用圖
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于納米材料領域，具體地，本發(fā)明涉及一種寡核巧酸功能化英光納米碳 點、其制備方法及用途。本發(fā)明還涉及W巧樣酸為碳源、末端經駿基修飾的英光納米碳點及 其用途。
【背景技術】
[0002] 英光納米碳點（簡稱碳點或英光碳點，CarbonDots,CDots)是指分立 的、球形或準球形的碳主體納米粒子，粒徑一般在10皿W下（Angew化emInt Ed2010, 49 (38)，6726-6744)，具有英光穩(wěn)定性高，無閃爍現象，激發(fā)波長和發(fā)射波長可調 控，生物相容性好，毒性低，分子量和粒徑小，合成方法簡單易行，操作安全等特點。和傳統 量子點相比，英光納米碳點在化學穩(wěn)定性和生物兼容性上都具有很高的優(yōu)勢。在生物標記、 生物成像、光電器件應用領域具備廣闊的應用前景。
[0003] 目前相關英光納米碳點的制備方法主要有"自上而下"或"自下而上"兩種途徑， 前者主要包括弧光放電灰化法、電化學合成法、激光燒蝕法等，后者主要包括灰貶水解法、 高溫碳化法、超聲處理法、微波輔助法、酸解法、水熱法、模板制備法等。但目前針對英光 納米碳點的研究較之其它碳材料如碳納米管、富勒帰的研究尚未深入，缺乏簡單高效的 合成方法，英光效率尚需提高，另外，其發(fā)光機理、表面配基對英光的貢獻等尚不明確，均 限制了英光納米碳點的廣泛應用。例如，S.C.Ray等使用蠟燭灰沉積后硝酸水解方法，首 次制備得到了mg級的水溶性英光納米碳點，但其英光量子產率僅約3% (J.Phys.化em. C2009, 113, 18546-18551)化化ng等使用糖為碳源，酸水解后W二胺類物質有效純化得到 的英光納米碳點，其英光量子產率僅提高至13% (化em.Mater. 2009, 21，563-5565)等；另 夕F，基于CDots的高度生物相容性，發(fā)展功能性、祀向性的英光納米碳點成為頗受關注的研 究熱點，但目前該技術仍處于初始發(fā)展階段。

【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的發(fā)明人經過大量實驗研究，制備得到了英光納米碳點和寡核巧酸功能化 英光納米碳點，其制備方法簡單、高效，由此完成了本發(fā)明。
[0005] 本發(fā)明第一方面涉及寡核巧酸功能化英光納米碳點，其在英光納米碳點上偶聯有 寡核巧酸片段。
[0006] 根據本發(fā)明第一方面任一項的寡核巧酸功能化英光納米碳點，所述的英光納米碳 點可W通過多種方式與寡核巧酸片段偶聯。所述方式決定于英光納米碳點和寡核巧酸功片 段的末端修飾方式，例如所述英光納米碳點可W具有駿基修飾末端，例如所述寡核巧酸片 段可^具有氨基（-畑2)、居基氨基（-畑(0巧）、阱基（-畑畑)、琉基（-5巧或醒基（-〇10)修 飾末端。并且所述英光納米碳點與寡核巧酸片段的偶聯方法為本領域所公知，例如可W通 過偶聯劑進行偶聯。
[0007] 所述偶聯劑為本領域所公知，其可W根據英光納米碳點和寡核巧酸片段的末端 修飾方式進行選擇，例如當用于連接駿基和氨基末端時，所述偶聯劑可W為邸Cd-己 基-3- (3-二甲基氨丙基）-碳化二亞胺），或者邸C/ (SUlfo-)N服(N-居基（硫代）玻巧醜 亞胺），或者DCC(N，N'-二環(huán)己基碳二亞胺），或者DCC/NHS，或者DCC/HOBt(1-居基苯并H 氮哇）等。當用于連接駿基和居基氨基時，所述偶聯劑可W選自邸C或邸C/N服。當用于連 接駿基和阱基時，所述偶聯劑可選自邸C或邸C/NHS。當用于連接駿基和琉基時，所述偶聯 劑可W為兩步偶聯劑，第一步可選自邸C或邸C/(SUl化-)畑S，第二步可選自PDEA(2-2 (口比 巧二硫）己胺）；也可W為H步偶聯劑，第一步可選自邸C或邸C/(SUl化-)N服，第二步可 選自己二胺，第H步可選自SUl化-GMBS(N- (4-馬來醜亞胺氧化了醜）-玻巧醜亞胺礙酸鋼 鹽）。當用于連接駿基和醒基時，偶聯劑可選自邸C或邸C/(SUl化-)畑SW及阱（畑2畑2)。 [000引在本發(fā)明的實施方案中，所述的英光納米碳點通過醜胺鍵（-C0-NH-)與寡核巧酸 片段偶聯。
[0009] 根據本發(fā)明第一方面任一項的寡核巧酸功能化英光納米碳點，其是具有駿基末端 的英光納米碳點和具有氨基末端的寡核巧酸片段通過偶聯制備得到。
[0010] 根據本發(fā)明第一方面任一項的寡核巧酸功能化英光納米碳點，其中所述的英光納 米碳點W巧樣酸為碳源。
[0011] 根據本發(fā)明第一方面任一項的寡核巧酸功能化英光納米碳點，其中所述的英光納 米碳點按照W下方法制備得到：
[001引a)取適量巧樣酸，進行加熱，溫度從室溫W均勻速率（例如2-2(TC/min、例如 2°C/min、5°C/minUCrC/min、2(TC/min)上升至 150-300°C，例如 200°C-250°C，保持于該 溫度使巧樣酸完全碳化（例如碳化I. 5-化，例如化)，得到碳化物；
[0013] b)或者取適量巧樣酸，用水溶解得到巧樣酸水溶液，加熱至180-26(TC，例如 20(TC-240°C，水熱反應1. 5-化，例如化；
[0014] C)取步驟a)得到的碳化物，用水溶解，得到溶液；
[001引d)取步驟b)或C)得到的溶液，經適宜孔徑濾膜過濾后，W截止分子量為1000 -3000(例如1000)的透析膜進行透析；
[0016] e)收集透析液，凍干，得到固體，該固體即為英光納米碳點（或稱為英光納米碳點 材料），任選地，W水溶解配制得到英光納米碳點溶液。
[0017] 根據本發(fā)明第一方面任一項的寡核巧酸功能化英光納米碳點，其中步驟a)中所 述的碳化的方法為本領域所公知，例如可W利用合適的惰性耐熱容器進行加熱。在本發(fā)明 的實施方案中，所述碳化的方法為在瓷巧巧中進行加熱。
[0018] 根據本發(fā)明第一方面任一項的寡核巧酸功能化英光納米碳點，其中步驟b)中的 巧樣酸水溶液的濃度可W為較濃溶液（例如> 0. 2M)直至飽和溶液，例如為0. 5M。
[0019] 根據本發(fā)明第一方面任一項的寡核巧酸功能化英光納米碳點，其中步驟b)中對 溶液加熱的方法為本領域所公知，例如可W利用任一密閉反應裝置進行加熱反應。在本發(fā) 明的實施方案中，在密閉水熱蓋中進行加熱。
[0020] 根據本發(fā)明第一方面任一項的寡核巧酸功能化英光納米碳點，其中步驟C)中溶 解碳化物時，可W根據實際溶解情況進行反復溶解，或者超聲溶解。
[0021] 根據本發(fā)明第一方面任一項的寡核巧酸功能化英光納米碳點，其中步驟d)中的 適宜孔徑是指可濾去細小不溶性顆粒物的孔徑，例如孔徑為0. 45Um或0. 22Um。
[0022] 根據本發(fā)明第一方面任一項的寡核巧酸功能化英光納米碳點，其中所述的寡核巧 酸片段長度為5-2(K)nt，例如為lO-lOOnt，例如為20-8化t。
[0023] 根據本發(fā)明第一方面任一項的寡核巧酸功能化英光納米碳點，其粒徑為1-lOOnm， 例如為10-30nm，例如為20-30nm。
[0024] 在本發(fā)明中，制備溶液時所用的水為本領域所公知，例如可W為超純水、去離子水 等。
[00巧]在本發(fā)明中，混勻溶液的方法為本領域所公知，例如可W采用均勻振蕩的方式。
[0026] 本發(fā)明第二方面涉及本發(fā)明第一方面任一項的寡核巧酸功能化英光納米碳點的 制備方法，其包括W下步驟：
[0027] 1)取適量末端修飾（例如末端氨基、居基氨基、阱基、琉基或醒基修飾）的寡核巧 酸片段，溶于適宜的中性兩性電解質緩沖液中，加熱變性后迅速冷卻；
[0028] 2)取適量末端經駿基修飾的英光納米碳點溶液，加入到經步驟1)處理后的寡核 巧酸溶液中，混勻，任選地，在加入到寡核巧酸溶液前還包括對英光納米碳點溶液進行預超 聲分散的步驟；
[0029] 3)加入適量偶聯劑（例如為邸C、邸C/(sulf〇-)畑S、DCC、DCC/(sulf〇-)MS、DCC/ 冊Bt、邸C/(sulf〇-)畑S+PDEA、邸C/(sulf〇-)畑S+ 己二胺 +sulfo-GMBS或邸C/(sulf〇-) NHS/阱），反應一段時間，去除反應后的溶液中未反應的碳點及過量偶聯劑，即得到寡核巧 酸功能化英光納米碳點。
[0030] 根據本發(fā)明第二方面任一項的制備方法，其中所述的中性兩性電解質緩沖液可W 根據具體的反應類型進行選擇，例如是指不含伯胺基團，pH范圍在6. 0-7. 5之間的緩沖液， 例如可W是2-(N-嗎啡晰）己礙酸（ME巧溶液或肥陽S溶液，其濃度例如可W為0.IM;緩 沖液中可W加入適量的中性鹽；在本發(fā)明的實施方案中，所述緩沖液為含0.IM的MES，0. 5M 化Cl,P冊.5的溶液。
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