一种深蓝色荧光碳点及其制备方法和应用

本发明属于生物医学材料，涉及一种深蓝色荧光碳点及其制备方法和应用。

背景技术：

1、新生儿黄疸或高胆红素血症是新生儿最为常见的病症之一。新生儿黄疸是指新生儿因体内胆红素代谢异常引起的血清内总胆红素水平升高，从而出现以皮肤、黏膜及巩膜黄染为特征的病症。若不接受及时、有效地治疗，有可能会引起胆红素异常所致的脑损伤，导致严重的神经系统后遗症。当前，新生儿黄疸的治疗方法主要有药物治疗法、换血法和光照治疗法。其中，光照治疗是目前医学界公认的治疗黄疸病最快速、有效、安全的治疗方法，也是目前治疗新生儿黄疸病的普遍方法。光照治疗的有效性依赖于光源的发光光谱与胆红素的吸收光谱的匹配度，匹配度越高，疗效就会越好。临床使用的蓝光led光源的波长范围大致在463～475nm左右，而胆红素的吸收光谱大概在420～440nm，所以目前使用的led对胆红素的降解率并不能达到最佳。因此，合理设计一种led黄疸光疗灯，使得患儿体内的胆红素浓度能够快速的降低到正常水平，对新生儿黄疸病的治疗将会有里程碑的意义。

2、碳点是一种新型的荧光碳纳米材料，尺寸在10nm以下，具有荧光特性可调谐性能，将其封装为led器件在生物学和医学研究领域有广阔的应用前景，可应用于疾病光疗等领域。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中的不足，提供一种深蓝色荧光碳点及其制备方法，以及深蓝色荧光碳点在led光疗灯封装材料中的应用。

2、本发明的一个目的在于提供一种深蓝色荧光碳点，所述深蓝色荧光碳点以包括诱惑红(化学名：6-羟基-5-(2-甲氧基-4-磺酸-5-甲苯基)偶氮萘-2-磺酸二钠盐)和含氮化合物的原料作为前驱体溶于溶剂中，经过溶剂热反应后制得。

3、优选地，上述深蓝色荧光碳点中，所述含氮化合物为尿素、乙二胺、联苯胺、三聚氰胺、硝基苯胺、三乙胺、硝酸铵中的一种或多种，进一步优选，所述含氮化合物为尿素。

4、优选地，上述深蓝色荧光碳点中，含氮化合物与诱惑红的摩尔比为1:1～10:1；进一步优选，含氮化合物与诱惑红的摩尔比为3:1～6:1。氮化合物与诱惑红的摩尔比可以列举为3:1、4:1、5:1、6:1，但不限于所列举的数值，数值范围内其它未列举的数值同样适用。

5、上述深蓝色荧光碳点中，将前驱体溶于溶剂中，溶剂的体积不做限制，只要能将前驱体完全溶解即可。作为列举，含氮化合物溶于溶剂后，浓度可以为0.01～10mol/l。

6、优选地，上述深蓝色荧光碳点中，溶剂包括但不限于水、丙酮、甲酰胺、二甲基亚砜、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺等中的一种或多种。进一步优选，所述溶剂为n,n-二甲基甲酰胺。

7、优选地，上述深蓝色荧光碳点中，所述溶剂热反应包括：于140～200℃反应4～12h。优选地，以2～10℃/min的速率升温至140～200℃，反应4～12h。

8、优选地，上述深蓝色荧光碳点中，所述溶剂热反应在空气气氛中进行。

9、优选地，上述深蓝色荧光碳点中，溶剂热反应后，再经柱层析分离提纯，随后除去洗脱液，将得到的粉末分散于水中，静置，抽滤，获得上清液，将上清液装入透析袋中进行透析，冻干后得到深蓝色荧光碳点。

10、优选地，所述深蓝色荧光碳点的平均粒径为1～10nm，进一步优选为1～8nm。

11、优选地，所述深蓝色荧光碳点分散于水中形成的溶液在420～460nm处有荧光发射峰；进一步优选，所述深蓝色荧光碳点分散于水中形成的溶液在420～440nm处有荧光发射峰。本发明提供的深蓝色荧光碳点与胆红素的吸收光谱具有非常高的匹配度。

12、优选地，所述荧光发射峰的半峰宽＜100nm，进一步优选为＜80nm；进一步优选，10≤半峰宽≤70nm。本发明提供的深蓝色荧光碳点的荧光发射峰半峰宽很窄，发光性能稳定。

13、本发明的另一个目的在于提供一种深蓝色荧光碳点的制备方法，包括以下步骤：

14、s1、在诱惑红和含氮化合物中加入溶剂，溶解得到前驱体溶液；

15、s2、将前驱体溶液置于反应釜中，在空气气氛下于140～200℃反应4～12h，得到碳化溶液；

16、s3、将碳化溶液经柱层析分离提纯，随后除去洗脱液，将得到的粉末分散于水中，静置，抽滤，获得上清液，将上清液装入透析袋中进行透析，冻干后得到深蓝色荧光碳点。

17、优选地，上述制备方法中，柱层析分离提纯时采用的洗脱液为石油醚、乙酸乙酯和甲醇中的一种或多种。

18、优选地，上述制备方法中，抽滤时，采用孔径为0.10～0.50μm的水系微孔滤膜。

19、优选地，上述制备方法中，透析袋的截留分子量为500～5000，透析时间为24～96h。

20、优选地，上述制备方法中，冻干时间为24～72h。

21、本发明的另一个目的在于提供一种深蓝色荧光碳点在led光疗灯封装材料中的应用。

22、优选地，所述led光疗灯为led黄疸光疗灯，可用于降解胆红素。

23、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

24、1)本发明制得的深蓝色荧光碳点不仅易分散溶解于无水乙醇、n,n-二甲基甲酰胺、二氯甲烷、甲醇等有机溶剂，而且能较好地分散溶解于水、磷酸盐缓冲溶液(pbs)、生物培养基等水溶液体系中；

25、2)本发明制得的深蓝色荧光碳点的平均粒径小，表面具有丰富的含氧和含氮官能团，又可以在乙醇等有机溶剂以及水中很好地分散溶解，易于进行表面钝化或修饰；

26、3)本发明制得的深蓝色荧光碳点分散于水中形成的溶液在420～460nm处有荧光发射峰，与胆红素的吸收光谱具有非常高的匹配度；

27、4)本发明的制得的深蓝色荧光碳点的荧光发射峰的半峰宽＜100nm，发光性能稳定；

28、5)本发明制得的深蓝色荧光碳点可以作为封装材料用于制作led光疗灯，在体外具有优异的胆红素降解效率。

技术特征：

1.一种深蓝色荧光碳点，其特征在于，所述深蓝色荧光碳点以包括诱惑红和含氮化合物的原料作为前驱体溶于溶剂中，经过溶剂热反应后制得。

2.根据权利要求1所述的一种深蓝色荧光碳点，其特征在于，所述含氮化合物为尿素、乙二胺、联苯胺、三聚氰胺、硝基苯胺、三乙胺、硝酸铵中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的一种深蓝色荧光碳点，其特征在于，所述含氮化合物为尿素。

4.根据权利要求1所述的一种深蓝色荧光碳点，其特征在于，含氮化合物与诱惑红的摩尔比为1:1～10:1。

5.根据权利要求1所述的一种深蓝色荧光碳点，其特征在于，所述溶剂热反应包括：于140～200℃反应4～12h。

6.根据权利要求1所述的一种深蓝色荧光碳点，其特征在于，所述深蓝色荧光碳点分散于水中形成的溶液在420～460nm处有荧光发射峰。

7.根据权利要求6所述的一种深蓝色荧光碳点，其特征在于，所述荧光发射峰的半峰宽＜100nm。

8.如权利要求1所述的一种深蓝色荧光碳点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，抽滤时，采用孔径为0.10～0.50μm的水系微孔滤膜；

10.如权利要求1所述的一种深蓝色荧光碳点在led光疗灯封装材料中的应用。

技术总结
本发明属于生物医学材料技术领域，涉及一种深蓝色荧光碳点及其制备方法和应用。所述深蓝色荧光碳点以包括诱惑红和含氮化合物的原料作为前驱体溶于溶剂中，经过溶剂热反应后制得。本发明制得的深蓝色荧光碳点可以作为封装材料用于制作LED光疗灯，在体外具有优异的胆红素降解效率。

技术研发人员：董晨,吴爱国,高翔,马雪华,林杰
受保护的技术使用者：中国科学院宁波材料技术与工程研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15