一种掺锶功能化淫羊藿苷碳点及其制备方法和应用

本发明属于碳点，具体涉及一种掺锶功能化淫羊藿苷碳点及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在人类生长和发育的所有阶段，骨再生仍然是一种高度动态的活动，成骨细胞相互作用产生新骨和破骨细胞吸收旧骨之间存在动态平衡。然而，在严重损伤或疾病（如创伤、感染或关节炎）的情况下，原本会调整其功能结构以修复自身缺陷的骨组织也可能失去自我再生的能力，因此寻找能够促进骨再生的骨植入物一直是一个紧迫的问题。自体骨、同种异体骨、脱钙骨基质、生物陶瓷和金属材料是骨缺损修复的传统材料；然而，除了骨体积有限的自体骨外，所有这些材料都存在免疫排斥和生物相容性差的缺点。

2、纳米材料已被证明可以调节成骨细胞和骨衍生干细胞行为的许多方面，包括粘附、迁移和增殖，使其成为再生医学的有用工具。

3、碳点是一种新型纳米材料，具有良好的生物医学性质，来源广泛，将中药制备成碳点能增加原材料在水介质中的溶解度，将难溶的中药通过炭化提取其衍生碳点，在保留原生物活性或降低毒副作用的同时改善水溶性差等物理性质，从而提高了中药的生物利用度。淫羊藿苷是一味具有优异成骨性能作用的中药药材，主要通过提取其中有效成分进行研究和制备中成药进行临床应用，但有效成分单体提取和制备成本高，化学合成的成分毒性高，且淫羊藿苷有效成分上尚不完全清楚，已知的有效单体不能体现淫羊藿苷的促进成骨分化的作用，临床效果有限。同时淫羊藿苷复杂的结构组成还增加了设计、研究的难度和成本。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种掺锶功能化淫羊藿苷碳点及其制备方法和应用，该碳点生物相容性好，具有较强的促进成骨分化的特性，在空气中稳定、荧光性能良好，制备方法操作绿色环保、原料便宜易得、量子产率高。

2、本发明采用如下技术方案：

3、一种掺锶功能化淫羊藿苷碳点，所述碳点的直径为3-8nm，其结构式如下：

4、。

5、一种掺锶功能化淫羊藿苷碳点的制备方法，包括如下步骤：

6、第一步，以淫羊藿苷、六水合氯化锶为原料，在碱性环境和惰性气体保护下，运用两次水热法合成掺锶功能化淫羊藿苷碳点溶液（ica-sr碳点）；

7、第二步，将掺锶功能化淫羊藿苷碳点溶液与有机溶剂混合，离心去除上清液，将所得沉淀冷冻干燥得到固体ica-sr碳点；或掺锶功能化淫羊藿苷碳点溶液直接离心，离心后去除下层溶液，上清液过滤透析冷冻干燥。

8、进一步地，第一步中所述淫羊藿苷、六水合氯化锶的加料顺序包括如下：将淫羊藿苷、六水合氯化锶同时溶于水中搅拌40min，进行两次水热反应，得到混合溶液a；

9、或将淫羊藿苷溶于水中搅拌40min，进行两次水热反应，反应结束后的溶液中加入六水合氯化锶继续搅拌20min，得到混合溶液b；

10、或先将淫羊藿苷溶解于水中，搅拌40min，进行一次水热反应后，再加入六水合氯化锶继续搅拌20min，进行二次水热反应，得到混合溶液c。

11、进一步地，淫羊藿苷和六水合氯化锶的质量比为1:1-15。

12、进一步地，淫羊藿苷和六水合氯化锶的质量比为1:5。

13、进一步地，所述碱性环境的ph值为10-12。

14、进一步地，所述惰性气体包括氩气或氖气。

15、进一步地，所述两次水热包括一次水热反应和二次水热反应，一次水热反应在高压反应釜内，反应温度为120-200℃，反应时间为8-10h；二次水热反应在微波反应釜内，反应温度为140-220℃，反应时间为4-8h。

16、进一步地，所述掺锶功能化淫羊藿苷碳点溶液与有机溶剂的体积比为1:2-8。

17、进一步地，所述有机溶剂包括甲酰胺、甲醇、乙醇、乙腈、丙醇、丙酮、二氧六环、甲乙酮、四氢呋喃或乙酸乙酯中的任意一种。

18、进一步地，所述有机溶剂为丙醇，掺锶功能化淫羊藿苷碳点溶液与丙醇的体积比为1:2。

19、进一步地，所述掺锶功能化淫羊藿苷碳点溶液直接离心转速为8000-14000r/min，离心时间不低于15分钟；对上清液进行过滤时采用0.22μm的滤膜；对滤液进行透析时采用截留分子量为1000da的透析袋，透析时间不低于48小时，且每隔5-6小时换一次水；冷冻干燥温度为零下40℃-零下60℃，时间为36-48小时。

20、一种掺锶功能化淫羊藿苷碳点在治疗骨病的药物中的应用。

21、本发明的制备方法，所用原料都是无毒无害的，水是超纯水，对环境没有危害。反应过程中，反应物容易被空气所氧化，所以需要惰性气体保护。一般会将溶液倒在高压反应釜中，然后将高压反应釜置于已经到达一定温度的电热鼓风干燥箱中，一般我们设定的反应温度是高于120℃，如果不用高压反应釜，水会被蒸发掉。并且高温高压有利于碳点的合成。微波反应釜同样也是装载溶液的容器，将反应的溶剂倒入微波反应釜中，置于微波消解仪中，然后设定反应的时间及温度。温度设为140-220℃是比较合适的，温度太高或者太低，都不利于碳点的合成。反应所得到的溶液，其中可能含有没有反应完的原料，通过将碳点溶液与有机试剂相混合，离心后，下层为碳点，上层为没有反应完的原料。通过与有机溶剂混合，可有效去除没有反应完的原料。

22、经过检测，上述方法制备的掺锶功能化淫羊藿苷碳点，在碳点合成后的3天，5天，10天，15天，30天，60天测量其荧光强度，基本没有变化，并且碳点溶液的颜色也没有变化，表明所得的掺锶功能化淫羊藿苷碳点具有良好的稳定性。

23、使用两次水热方法，第一次水热反应容器为高压反应釜，第二次水热反应容器为微波反应釜，在最佳合成条件下，使用两次水热法合成的碳点的量子产率高于一次水热法合成的碳点的量子产率，同时，促进成骨分化效果更加优越，碳点稳定性和荧光效果更佳。

24、第一次水热反应最佳的反应温度及时间为180℃、8h。第二次水热反应将微波反应釜置于微波消解仪器中，然后设定反应温度及反应时间。在160℃、4h的条件下，合成的碳点的量子产率是最高的。

25、加入顺序的不同会影响碳点的量子产率。将淫羊藿苷、六水合氯化锶同时溶于水中，磁力搅拌时间40min后进行两次水热反应，合成的碳点的量子产率是最高的，而将淫羊藿苷、六水合氯化锶分成两次加入进行水热反应时，碳点的量子产率基本没有增加。

26、本发明通过二次水热法制备成的碳点更符合中药熬制的过程，更能全面发挥淫羊藿苷促进成骨分化的作用，有效提高了锶离子在人体内的利用度，发挥促进骨再生和抗炎的双重作用，增强骨髓间充质干细胞的成骨分化，促进新骨形成，且该碳点制备过程绿色环保，原料便宜易得，生物相容性好，量子产率高，细胞毒性低，副作用小，作用效果强，在保留可作为治疗破坏性骨病、骨质疏松症、慢性骨缺损、复杂骨折的替代药物。

27、本发明的有益效果如下：

28、1. 本发明提供的掺锶功能化淫羊藿苷碳点能够将将锶离子和淫羊藿苷有效成分引导至骨上，改善了淫羊藿苷水溶性不佳的问题，有效提高了锶离子和淫羊藿苷在人体内的利用度，达到高效率的清除ros(活性氧)，保护血管内皮免受氧化应激，发挥抗氧化和促进骨再生的双重作用，抑制破骨细胞活性，增强骨髓间充质干细胞的成骨细胞分化，可作为治疗慢性骨缺损、骨质疏松症等的药物。

29、2. 本发明提供的制备方法可制备具有骨靶向性的掺锶功能化淫羊藿苷碳点材料，而且制备方法简单，绿色环保，可控性强，易于操作。

30、3. 在之前的方法中，传统中药碳点的量子产率为30%左右，而本发明的方法合成的ica-sr碳点的量子产率为62.5%左右，高于现有方法。