CN107529514B

CN107529514B - 掺杂氟离子碳点的制备方法及其应用

Info

Publication number: CN107529514B
Application number: CN201710878666.0A
Authority: CN
Inventors: 顾微; 杨宛凝; 彭信怡; 叶玲
Original assignee: Capital Medical University
Current assignee: Capital Medical University
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2017-09-25
Publication date: 2020-10-09
Anticipated expiration: 2037-09-25
Also published as: CN107529514A

Abstract

一种掺杂氟离子碳点的制备方法，包括以下步骤：A)将碳源和氮源加入至水中；B)将氟离子源加入步骤A的溶液中；C)对步骤B的溶液进行微波加热；D)将步骤C所得产物加水溶解后进行透析，得到在520‑550nm光激发下发橙红色荧光的掺杂氟离子碳点。本发明的制备方法简单便捷，不需要专门的反应设备，成本低。本发明的碳点可用于细胞标记，在激发光激发下发出橙红色荧光。

Description

掺杂氟离子碳点的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于纳米发光材料领域，具体涉及一种掺杂氟离子碳点的制备方法及其应用。

背景技术

碳点作为一种新型发光纳米材料，具有水溶性好、毒性小、荧光强度高且稳定性好等优点，是一种理想的新型荧光标记材料，在生物和医药领域具有重要的应用价值。

现有的“由下而上”方法所制备的碳点在通常激发光激发下发出蓝色或绿色荧光。而对于在生物和医学领域的应用，特别是荧光成像应用，具有较长波长的橙红色发光碳点因具有更小的背景干扰和更强的组织穿透能力，显示出更大的优势。目前，“由下而上”方法制备橙红色荧光碳点主要是通过水热法，需要较长的合成时间和专门的反应设备。因此，提供一种简便快速的方法制备的橙红色荧光碳点，对于拓展碳点在生物和医药领域进一步的应用是非常必要的。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种掺杂氟离子碳点的制备方法及其应用。

一方面，本发明提供了一种掺杂氟离子碳点的制备方法，包括以下步骤：

A)将碳源和氮源加入水中；

B)将氟离子源加入步骤A的溶液中；

C)对步骤B的溶液进行加热；

D)将步骤C所得产物加水溶解后透析，得到在520-550nm光激发下发橙红色荧光的掺杂碳点水溶液。

另一方面，本发明提供了一种利用所述制备方法制备的掺杂氟离子碳点。

又一方面，本发明还提供了一种利用所述制备方法制备的掺杂氟离子碳点在细胞标记中的应用，其包括以下步骤：

a)将掺杂氟离子碳点与细胞共孵育；

b)利用显微镜观察细胞标记情况。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

1)本发明的所述制备方法简单便捷、反应时间短，不需要专门的反应设备，成本低；

2)本发明的碳点在激发光激发下发出橙红色荧光，具有更强的穿透能力，应用范围更广。

3)与没有氟离子掺杂的碳点相比，掺入氟离子后会使碳点荧光发生红移。

附图说明

图1为本发明制备的掺杂氟离子碳点分别在日光和530nm激发光照射下的照片；

图2A为本发明实施例制备的掺杂氟离子碳点在不同波长激发光激发下的荧光发光谱图(激发光波长为520nm至550nm，步长为10nm)；

图2B为本发明对比例制备的未掺杂氟离子碳点在不同波长激发光激发下的荧光发光谱图(激发光波长为520nm至550nm，步长为10nm)；

图3为本发明制备的掺杂氟离子碳点标记肿瘤细胞的激光共聚焦显微镜图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明所述的掺杂氟离子碳点的制备方法，包括以下步骤：

A)将碳源和氮源加入水中；

B)将氟离子源加入步骤A的溶液中；

C)对步骤B的溶液进行加热；

D)将步骤C所得产物加水溶解后透析，得到在520–550nm光激发下发橙红色荧光的掺杂氟离子碳点水溶液。

其中的碳源选自柠檬酸、草酸、抗坏血酸或其可溶性盐中的一种或多种；氮源选自尿素、乙二胺或三乙胺中的一种或多种；氟离子源选自NaF、KF或NH₄F中的一种或多种。

碳源与氮源的质量比范围为1:1到1:5，二者与水的质量比为1:10到1:80，掺入氟离子源的质量浓度为1-2％。

步骤C)中采用微波加热，加热时间为3-5分钟。

步骤D)中的透析利用截留分子量100-500Da的透析袋进行透析，透析时间优选为12-24小时。

所述制备方法还可以包括：将步骤D中的碳点水溶液真空冷冻干燥得到掺杂氟离子碳点固体。

本发明还涉及掺杂氟离子碳点在细胞标记中的应用，其包括以下步骤：

a)将掺杂氟离子碳点与细胞共孵育；

b)利用显微镜观察细胞标记情况。

其中所述细胞是肿瘤细胞；所述共孵育的条件是37℃、5％CO₂；共孵育的时间是6-12小时，所述显微镜可以是激光共聚焦显微镜或倒置荧光显微镜。

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

对比例：

1)以180mg柠檬酸作为碳源，540mg尿素作为氮源，溶解于10ml水中；

2)以家用微波炉作为热源，对步骤1的溶液进行微波加热5分钟；

3)将所得产物以截留分子量100Da的透析袋透析纯化得到未掺杂氟离子碳点水溶液。

实施例一：

2)在步骤1的溶液中掺入100mg氟化钠；

3)以家用微波炉作为热源，对步骤2的溶液进行微波加热5分钟；

4)将所得产物加水溶解后以截留分子量100Da的透析袋透析纯化得到掺杂氟离子碳点水溶液；

5)对所得碳点的光致发光性质进行表征：用波长530nm的激发光对掺杂氟离子碳点水溶液样品进行照射，可观察到明显橙红光(如图1所示)；用荧光分光光度计获得不同激发波长(520-550nm，步长10nm)下碳点的荧光发光谱图，进一步证实本发明所制备掺杂氟离子碳点的发光情况(图2A所示)。与对比例中制备的未掺杂氟离子碳点相比(图2A和2B所示)，氟离子掺杂碳点发光发生～5nm红移。

实施例二：

1)将C6胶质瘤细胞接种于放有盖玻片的6孔培养皿中，在37℃、5％CO₂培养箱中培养；

2)细胞贴壁后，吸去上清液，加入含有掺杂氟离子碳点的培养基，在37℃、5％CO₂培养箱中共孵育24小时；

3)取出盖玻片，用PBS缓冲液清洗，固定细胞；

4)在激光共聚焦显微镜下观察碳点对C6细胞标记情况(如图3所示)。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种掺杂氟离子碳点的制备方法，包括以下步骤：

A)将碳源和氮源加入水中；

B)将氟离子源加入步骤A的溶液中，氟离子源选自NaF、KF或NH₄F中的一种或多种；

C)对步骤B的溶液进行加热；

D)将步骤C所得产物加水溶解后透析，得到在520-550nm光激发下发橙红色荧光的掺杂氟离子碳点水溶液。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：其中的碳源选自柠檬酸、草酸、抗坏血酸或其可溶性盐中的一种或多种；氮源选自尿素、乙二胺或三乙胺中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：碳源与氮源的质量比范围为1:1到1:5，二者与水的质量比为1:10到1:80，掺入氟离子源的质量浓度为1-2％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤C)中采用微波加热，加热时间为3-5分钟。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤D)中的透析利用截留分子量100-500Da的透析袋进行透析，透析时间为12-24小时。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法还包括：将步骤D中的碳点水溶液真空冷冻干燥得到掺杂氟离子碳点固体。

7.一种利用权利要求1-6中任一项所述制备方法制备的掺杂氟离子碳点。

8.一种利用权利要求1-6中任一项所述制备方法制备的掺杂氟离子碳点在细胞标记中的应用，其包括以下步骤：

a)将掺杂氟离子碳点与细胞共孵育；

b)利用显微镜观察细胞标记情况。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于：所述共孵育的条件是37℃、5％CO₂；共孵育的时间是6-12小时。

10.如权利要求8所述的应用，其特征在于：所述显微镜是激光共聚焦显微镜或倒置荧光显微镜。

11.如权利要求8所述的应用，其特征在于：所述细胞是肿瘤细胞。