一种红色荧光碳点及其制备方法与应用

本申请涉及纳米材料合成，具体为一种红色荧光碳点及其制备方法与应用。

背景技术：

1、自2004年首次发现碳点以来，由于其独特的光学、化学和物理性质，得到了广泛的研究。作为商业半导体量子点和有机染料的最有前途的替代品，碳点被广泛应用与荧光传感、生物成像和光动力学治疗等。然后目前大多数制备的碳点荧光发射集中在蓝光到绿光区域，而这一区域细胞、组织等生物样本不仅具有强烈的自发荧光，而且会对生物样本造成辐射损伤，极大地限制碳点在生物学领域的应用。而红光及近红外光发射的荧光碳点虽然人们开始对其进行研究，但是相较于发射蓝绿荧光的碳点，通过现有技术手段合成且能应用于生物成像领域的红色荧光碳点，其量子产率都低，一般都在20％以下。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中通过现有技术手段合成的能应用于生物成像领域的红色荧光碳点的量子产率低下的问题，本申请提供的一种红色荧光碳点，其合成过程简单，合成后的红色荧光碳点的量子产率在26％，相比于现有技术中合成的红色荧光碳点的量子产率本申请合成的红色荧光碳点的量子产率大大提高。

2、为达到以上目的，本申请采用的技术方案为：一种红色荧光碳点，其包括以下重量份的原料：0.5～1.5份荧光素酰肼、0.5～1.5份柠檬酸以及250～700份乙醇，其中，所述荧光素酰肼和所述柠檬酸的质量比为1：1，所述乙醇的质量份数是所述荧光素酰肼的质量份数的500倍。

3、作为上述方案的进一步改进，一种红色荧光碳点，其包括以下重量份的原料：1份荧光素酰肼、1份柠檬酸以及500份乙醇。

4、作为上述方案的进一步改进，所述荧光素酰肼以荧光素和水合肼为原料制备而成。

5、作为上述方案的进一步改进，所述红色荧光碳点中c的质量含量为75％～76％，n的质量含量为6％～7％，o的质量含量分别为18％～19％。

6、作为上述方案的进一步改进，所述红色荧光碳点的粒径分布在2.5nm～5.0nm。

7、一种如上述的红色荧光碳点的制备方法，包括以下步骤：s1，将荧光素酰肼与柠檬酸固体一起加入乙醇中，超声溶解后转移至聚四氟乙烯内衬的反应釜中并在所述反应釜中进行反应，反应结束后将所述反应釜中的上清液取出；

8、s2，将所述步骤s1中取出的上清液依次用柱层析纯化、旋蒸、烘干，得到棕红色固体粉末，即制备得到所述红色荧光碳点。

9、作为上述方案的进一步改进，所述步骤s1中反应釜的反应温度为200℃，反应时间为8h～12h。

10、作为上述方案的进一步改进，所述步骤s2中的所述柱层纯化过程中的洗出液为二氯甲烷与甲醇混合液，所述二氯甲烷与甲醇的体积比为100：1。

11、作为上述方案的进一步改进，所述步骤s1中所述荧光素酰肼的制备方法包括以下步骤：

12、s11，称取适量的荧光素放置于烧瓶中，加入乙醇溶液，超声至完全溶解后再加入过量的水合肼，再在油浴锅中进行回流反应；

13、s12，对所述步骤s11中的混合液进行旋蒸后用水洗涤、离心，然后真空干燥后得到白色固体，即为荧光素酰肼。

14、作为上述方案的进一步改进，所述步骤s11中过量的水合肼是指所述水合肼的摩尔当量为荧光素的50倍以上。

15、进一步地，所述步骤s11中超声时间为5～15分钟，所述油浴锅的温度是80℃～100℃，回流反应的时间为15h～25h。

16、一种如上述制备的所述红色荧光碳点的应用，所述红色荧光碳点作为活细胞中脂滴的成像试剂。

17、进一步地，所述活细胞为实验室常见肿瘤细胞，包括hela，hepg2，a549等。

18、与现有技术相比，本申请的有益效果在于：

19、(1)本申请的红色荧光碳点制备过程中所用的原料荧光素酰肼是一种无荧光的荧光素衍生物，其引用荧光素分子衍生物作为前体，更容易合成具有高量子产率的发光结构域，从而获得高的量子产率，从而解决现有技术中合成后的红色荧光碳点的量子产率很低的问题。

20、(2)本申请中红色荧光碳点所用的荧光素酰肼是一种无荧光的荧光素衍生物，能够避免染料荧光对碳点荧光的干扰，也更利于红色荧光碳点后续的分离纯化。

21、(3)本申请中的红色荧光碳点，制备方法简单，易于重复，制备材料廉价且环保。

22、(4)本申请中的红色荧光碳点，其量子产率一般都在26％以上，相对于现有技术中合成的红色荧光碳点的量子产率在20％以下，量子产率大大提高，且其抗光漂白性能好，生物相容性好的特点。

23、(5)本申请制备的红色荧光碳点，油水分配系数(logp值)在1.4-1.5之间，亲脂性较好，且具有脂滴靶向特异性，抗光漂白性能较强，对细胞基本没有毒性，具有优异的光稳定性，适用于对活细胞脂滴成像。

技术特征：

1.一种红色荧光碳点，其特征在于，其包括以下重量份的原料：0.5～1.5份荧光素酰肼、0.5～1.5份柠檬酸以及250～700份乙醇，其中，所述荧光素酰肼和所述柠檬酸的质量比为1：1，所述乙醇的质量份数是所述荧光素酰肼的质量份数的500倍。

2.如权利要求1所述的红色荧光碳点，其特征在于，其包括以下重量份的原料：1份荧光素酰肼、1份柠檬酸以及500份乙醇。

3.如权利要求1所述的红色荧光碳点，其特征在于，所述荧光素酰肼以荧光素和水合肼为原料制备而成。

4.如权利要求1所述的红色荧光碳点，其特征在于，所述红色荧光碳点中c的质量含量为75％～76％，n的质量含量为6％～7％，o的质量含量分别为18％～19％。

5.如权利要求1所述的红色荧光碳点，其特征在于，所述红色荧光碳点的粒径分布在2.5nm～5.0nm。

6.一种如权利要求1～5中任一项所述的红色荧光碳点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的红色荧光碳点的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中的所述柱层纯化过程中的洗出液为二氯甲烷与甲醇混合液，所述二氯甲烷与甲醇的体积比为100：1。

8.如权利要求6所述的红色荧光碳点的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中所述荧光素酰肼的制备方法包括以下步骤：

9.如权利要求8所述的红色荧光碳点的制备方法，其特征在于，所述步骤s11中过量的水合肼是指所述水合肼的摩尔当量为荧光素的50倍以上。

10.一种如权利要求7～9中任一项制备的所述红色荧光碳点的应用，其特征在于，所述红色荧光碳点作为活细胞中脂滴的成像试剂。

技术总结
本申请公开一种红色荧光碳点，其包括以下重量份的原料：0.5～1.5份荧光素酰肼、0.5～1.5份柠檬酸以及250～700份乙醇，其中，荧光素酰肼和柠檬酸的质量比为1：1，乙醇的质量份数是荧光素酰肼的质量份数的500倍。本申请中通过选用荧光素酰肼作为制备原料，荧光素酰肼是一种无荧光的荧光素衍生物，其引用荧光素分子衍生物作为前体，更容易合成具有高量子产率的发光结构域，从而获得高的量子产率，从而解决现有技术中合成后的且能应用于生物成像领域的红色荧光碳点的量子产率很低的问题，本申请制备的红色荧光碳点可以应用于生物成像领域，且其量子产率在26％以上，其数值远远大于通过现有技术手段合成的红色荧光碳点的量子产率。

技术研发人员：韩光梅,李伟杰,刘正杰,张瑞龙,耿军龙,张忠平
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/12