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] 本發明屬于納米材料領域，具體地，本發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)，具有英光穩定性高，無閃爍現象，激發波長和發射波長可調 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定性和生物兼容性上都具有很高的優勢。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展階段。
【發明內容】
[0004] 本發明的發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，由此完成了本發明。
[0005] 本發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 明的實施方案中，在密閉水熱蓋中進行加熱。
[0020] 根據本發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] 本發明第二方面涉及本發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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