一種以生物質(zhì)為前驅(qū)體制備紅光碳點(diǎn)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種以生物質(zhì)為前驅(qū)體制備紅光碳點(diǎn)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近紅外熒光生物成像技術(shù)因其具有深的組織穿透性、低背景熒光干擾、最小生物樣本光損傷等優(yōu)點(diǎn)引起人們廣泛的關(guān)注。目前報(bào)道較多的熒光材料是熒光染料、半導(dǎo)體量子點(diǎn)以及高分子量子點(diǎn)。但其均存在毒性大、生物相容性差、成本高、制備工藝復(fù)雜以及污染環(huán)境的問題。而熒光碳點(diǎn)與傳統(tǒng)的近紅外發(fā)光材料相比，具有低毒性、良好的生物相容性和碳源豐富，使其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域成為一顆耀眼的明星。
[0003]目前，已報(bào)道的制備熒光碳點(diǎn)的方法很多，主要分為自上而下法和自下而上法。自上而下法簡(jiǎn)言之是要把大的碳架結(jié)構(gòu)破壞成小的碳架結(jié)構(gòu)；而自下而上法是將有機(jī)物通過脫水碳化形成碳點(diǎn)顆粒。但是，目前這些方法得到的碳點(diǎn)發(fā)射的熒光多位于藍(lán)光或者綠光區(qū)域(Lei Y, ffeihua J, Lipeng Q, et al.0ne pot synthesis of highlyluminescent polyethylene glycol anchored carbon dots funct1nalized with anuclear localizat1n signal peptide for cell nucleus imaging[J].Nanoscale，2015，7(14):6104-6113.);制備過程較為復(fù)雜且使用有毒的化學(xué)試劑為前驅(qū)體或者為刻蝕劑(Jiang Kai, Sun Shan, Zhang Ling, et al.Red, green, and blue luminescenceby carbon dots: full-color emiss1n tuning and multicolor cellular imaging.[J].AngewandteChemie, 2015, 54(18):5360-5363.本篇文獻(xiàn)是以苯二胺為前驅(qū)體制備碳點(diǎn)。Xiaoyun, Tan, Yunchao, Li, Xiaohong, Li, et al.Electrochemical synthesis ofsmall-sized red fluorescent graphene quantum dots as a b1imaging platform.[J].Chemical Communicat1ns, 2015, 51(13):2544-2546.本篇文獻(xiàn)是采用電化學(xué)的方法，用K2S2O8刻蝕石墨來制備碳點(diǎn))；且關(guān)于紅光碳點(diǎn)的報(bào)道很少。因此，尋求毒性低、生物相容性好、成本低、制備工藝簡(jiǎn)單易行以及綠色環(huán)保的新方法制備紅光碳點(diǎn)將推進(jìn)碳點(diǎn)在生物成像方面的實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)問題，提供一種毒性低、生物相容性好、成本低、制備工藝簡(jiǎn)單以及綠色環(huán)保的以生物質(zhì)為前驅(qū)體制備紅光碳點(diǎn)的方法。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是，選擇綠色環(huán)保的生物質(zhì)材料為前驅(qū)體，加入乙醇和水的混合溶劑，在研缽中研磨處理，取出的清液離心后，放入水熱反應(yīng)釜中加熱反應(yīng)，結(jié)束后置于透析袋中透析，得到紅光碳點(diǎn)。
[0006]本發(fā)明以生物質(zhì)為前驅(qū)體制備紅光碳點(diǎn)的方法，包括如下步驟:
(1)選取生物質(zhì)材料，剪切成小塊，置于研缽中，加入乙醇和水的混合液，研磨處理；
(2)取出汁液，離心除去沉淀及碎片；
(3)將步驟(2)中所得溶液加入高壓反應(yīng)釜中，加熱反應(yīng)； (4)反應(yīng)后的溶液置于透析袋中透析，透析出小分子的碳點(diǎn)以及未反應(yīng)的生物質(zhì)混合溶液；即得到所需要的紅光碳點(diǎn)溶液；
如需得到紅光碳點(diǎn)固體粉末，將置于冷凍干燥箱中冷凍干燥，即可得到。
[0007]如步驟(I)生物質(zhì)材料主要選擇綠色植物，如蔬菜、樹葉和綠色草本植物。
[0008]如步驟(I)中乙醇和去離子水的體積比為(1-20):1 ;生物質(zhì)材料:混合溶液=8-12g:10-50 ml ;研磨時(shí)間為 t(5min ^ m ^ 10 min)。
[0009]如步驟(2)中離心機(jī)的轉(zhuǎn)速在5000-12000 r/min，離心5-15 min ；
如步驟(3)中反應(yīng)溫度的選取范圍在140-180°C，反應(yīng)時(shí)間的范圍4-8 h。超出此范圍時(shí)，碳點(diǎn)的碳化程度和產(chǎn)率無法均衡。
[0010]如步驟(4)中透析袋截留分子量的選取范圍在3000-8000 MW，透析2_4天。
[0011]水熱后的產(chǎn)物，置于透析袋中，截留分子量的范圍為3000-8000 MW，在此范圍內(nèi)，有利于將未反應(yīng)的生物質(zhì)溶液透析出，截留分子量過大會(huì)使得截留的碳點(diǎn)粒徑過大，散射現(xiàn)象嚴(yán)重，不利于發(fā)光穩(wěn)定。
[0012]步驟￠)中獲得固體粉末時(shí)需采用冷凍干燥機(jī)冷凍干燥得到，避免造成發(fā)光中心的破壞。
[0013]本發(fā)明得到的熒光碳點(diǎn)的粒徑分布均勻，表面富含含氧官能團(tuán)，多波長激發(fā)，最佳激發(fā)波長分別位于409 nm、511 nm、543 nm、616 nm，最佳發(fā)射波長位于685 nm和725 nm，整體呈現(xiàn)發(fā)射波長不依賴于激發(fā)波長。
[0014]本發(fā)明的有益結(jié)果是:1.生物質(zhì)前驅(qū)體來源廣泛；2.所制備的熒光碳點(diǎn)的呈現(xiàn)多波段激發(fā)波長，且在616 nm仍有較強(qiáng)的激發(fā)波長，現(xiàn)有報(bào)道幾乎未被看到，且發(fā)射波長不依賴于激發(fā)波長而發(fā)生偏移；3.所制備的熒光碳點(diǎn)的最佳發(fā)射波長為680nm，比現(xiàn)報(bào)道的紅光碳點(diǎn)的發(fā)射波長更向近紅外區(qū)域移動(dòng)，在720-750nm附近仍有明顯發(fā)射；4.制備紅光碳點(diǎn)的無毒、成本低、周期短、制備工藝簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保；5.是一種綠色可行的制備紅光碳點(diǎn)的新方法，有助于加快其在近紅外熒光生物成像應(yīng)用的步伐。
[0015]生物質(zhì)為前驅(qū)體是制備紅光碳點(diǎn)的新方法，碳源主要來源于大自然，綠色環(huán)保。制備過程中加入的溶劑，利于生物質(zhì)成碳外，在其表面起到修飾作用，而且生物質(zhì)本身是富碳和富氮類物質(zhì)，在制備紅光碳點(diǎn)方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，不需要對(duì)碳點(diǎn)進(jìn)行后續(xù)修飾處理。
【附圖說明】
[0016]圖1是以菠菜為生物質(zhì)前驅(qū)體制備紅光碳點(diǎn)的熒光光譜圖；
圖2是以菠菜為生物質(zhì)前驅(qū)體制備紅光碳點(diǎn)的紫光光譜圖；
圖3是以菠菜為生物質(zhì)前驅(qū)體制備紅光碳點(diǎn)的透射電鏡圖；
圖4是以三葉草為生物質(zhì)前驅(qū)體制備紅光碳點(diǎn)的熒光光譜圖；
圖5是以梧桐樹葉為生物質(zhì)前驅(qū)體制備紅光碳點(diǎn)的熒光光譜圖。
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